Conocer las características y capacidades de RobotStudio
ABB. Saber manejar y mover un robot dentro del entorno de
simulación. Conocer la metodología para la
creación y movimiento de un robot industrial dentro de
RobotStudio. Tener la capacidad de crear trayectorias lineales y
articulares mediante el entorno de simulación. Objetivos
Introducción a la utilización de RobotStudio
ABB
1. DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE
RobotStudio ABB (versión 5.13.02) permite crear, programar
y simular células y estaciones de robots industriales ABB.
Simulador comercial potente, con diversas características
y capacidades: Creación automática de cualquier
tipo de estación. Importación de geometrías
y modelos 3D de cualquier formato (RobotStudio trabaja sobre
CATIA). Programación y simulación cinemática
de las estaciones. Facilidad de diseño y creación
de células robóticas (robot y dispositivos).
Permite exportar los resultados obtenidos en simulación a
la estación real. Descripción del software
Entorno virtual muy realista que permite simular de manera muy
precisa tu aplicación/proceso real. Descripción del
software <<Imágenes cortesía de
ABB>>
El simulador RobotStudio funciona sobre RobotWare (software que
se instala antes) ? conjunto de archivos necesarios para
implementar todas las funciones (virtual-real), configuraciones,
datos y programas necesarios para el control del sistema robot.
Descripción del software Por cada modelo físico de
robot nuevo, se actualiza la versión de RobotWare
Programación en RAPID ? (lenguaje propio ABB)
2. Sistemas de coordenadas. Configuración del robot
Sistemas de coordenadas Objetivos y trayectorias Objetivo:
posición o coordenada que debe ser alcanzada por el robot.
Un objetivo posee una posición (x,y,z definidos en un
sistema de coordenadas), una orientación (rx, ry, rz), que
cuando el robot la alcanza alinea el TCP (Tool Central Point) con
dicho valor, y una configuración, que especifican la forma
en el que el robot debe alcanzar el objetivo. Trayectoria:
secuencia de instrucciones de movimiento hacia los objetivos. Una
instrucción de movimiento se compone de: Referencia a
objetivo. Datos del movimiento (tipo-articular, lineal, circular;
velocidad, precisión, etc.) Una referencia a datos de
herramienta y a un objeto de trabajo.
Sistemas de coordenadas Conceptos y nomenclatura
Configuraciones del robot Sistemas de coordenadas Sistema de
coordenadas del mundo: sistema de coordenadas que representa la
totalidad de la estación o célula de robot. Se
utiliza como referencia base del resto de sistemas de coordenadas
(direcciones XYZ). Sistema de coordenadas de la base del robot:
cada robot de la estación tiene un sistema de coordenadas
situado en la base del robot, utilizado como referencia para sus
objetivos y trayectorias. Sistema de coordenadas del punto
central de la herramienta (TCP): el TCP es el punto situado en el
centro de la herramienta. Todos los robots tienen un TCP
predefinido en el punto de montaje de la herramienta del robot ?
tool0. Al ejecutar una trayectoria o programa, el robot mueve el
TCP hasta dicha posición. TCP
Configuraciones del robot Sistemas de coordenadas Sistema de
coordenadas del objeto de trabajo: el objeto de trabajo
representa a la pieza de trabajo física y posee dos
sistemas de coordenadas: Base de coordenadas del usuario:
definido como base para el objeto de trabajo. Base de coordenadas
del objeto de trabajo: si no se especifica ningún valor,
los objetivos (posiciones) dependen del objeto de trabajo Wobj0,
que coincide con el sistema de coordenadas de la base del robot.
El uso de objetos de trabajo se utiliza cuando existen piezas de
trabajo para ajustar los programas o movimiento del robot
fácilmente. Sistemas de coordenadas
Configuraciones del robot Configuraciones de ejes Los objetivos
se definen con respecto a Wobj0, sistema de coordenadas
dextrógiro XYZ situado en la base del robot. El
controlador puede dar diversas soluciones para alcanzar el mismo
objetivo definido. Para distinguir entre las configuraciones,
todos los objetivos tienen un valor de que especifica en
qué cuadrante está cada eje. Objetivo
Configuraciones del robot Designación de la
configuración Las configuraciones de los ejes del robot se
designan con cuatro números enteros (n1, n2, n3, n4) que
especifican en qué cuadrante de una revolución
completa de encuentran los ejes. n1 = posición del eje 1
n2 = posición del eje 4 n3 = posición del eje 6 n4
= posición del eje X (n1, n2, n3, n4) 0,3: cuadrantes
positivos (sentido contrario agujas del reloj) -1,-4: cuadrantes
negativos (sentido agujas del reloj) Eje virtual que especifica
el centro de la muñeca respecto a los demás ejes
Punto muñeca
3. INSERCIÓN DE UN SISTEMA ROBÓTICO. EL CONTROLADOR
VIRTUAL
Implementación de un sistema robótico Nueva
estación Sistema de plantillas Sistema existente Sistemas
robóticos guardados previamente por el usuario
Implementación de un sistema robótico Nueva
estación Sistema robótico IRB120_3kg Vista 3D
Traslado Zoom Giro Ctrl+BI BC BC+BD
Implementación de un sistema robótico Interfaz
gráfica Menú aplicación (1) Inicio:
controles para construir estaciones, crear sistemas y programar
trayectorias (2) Modelado: controles para crear y agrupar
componentes, cuerpos y diseño CAD (2) (3) (4) (1) (3)
Simulación: controles para crear, configurar, monitorizar
y grabar simulaciones (4) Fuera de línea: controles para
la sincronización, configuración y tareas del
controlador virtual
Implementación de un sistema robótico
Submenú Diseño Dentro de este menú se
encontrarán todos los mecanismos incluidos en el proyecto
(robots, herramientas terminales, tracks, piezas 3D, etc.).
Información sobre el robot y su pose inicial: Modificar
mecanismo. SW WObj0 tool0
Implementación de un sistema robótico
Submenú Trayectorias y Objetivos Dentro de este
menú se visualizarán los objetivos y trayectorias
programados del sistema robótico. También se
encuentran datos relativos a tool0 y Wobj0. Controlador
virtual
Implementación de un sistema robótico El
controlador virtual (VC) El controlador virtual de un sistema
robótico simulado utiliza el mismo software implementado
por el controlador real para ejecutar código RAPID, para
calcular los movimientos del robot y para el manejo de las
señales E/S. Inicialización VC VC del IRB120
4. cinemática directa e inversa
Movimiento articular Cinemática directa/Movimiento
articular Movimiento de ejes de mecanismo BD sobre el mecanismo
robot en submenú Diseño Menú contextual al
pulsar mecanismo robot en submenú Diseño Valores
articulares (q1…q6) Ejes robot
Movimiento articular Cinemática directa/Movimiento
articular Movimiento de eje (mano alzada) Movimiento interactivo:
seleccionas el eslabón y se gira con el movimiento del
ratón Movimiento interactivo: seleccionas el
eslabón y se gira con el movimiento del ratón
q1…q6 (Coord. Articulares)
Movimiento lineal Cinemática inversa/Movimiento lineal
Movimiento lineal del mecanismo BD sobre el mecanismo robot en
submenú Diseño Menú contextual al pulsar
mecanismo robot en submenú Diseño Valores
cartesianos (X,Y,Z) (RX, RY, RZ) Pos. Ori.
Movimiento lineal Cinemática inversa/Movimiento lineal
Movimiento lineal (mano alzada) Movimiento interactivo:
seleccionas el extremo y se activan tres ejes XYZ para moverlo de
forma lineal X, Y, Z (Coord. Cartesianas)
Movimiento lineal Cinemática inversa/Orientación
Movimiento de reorientación (mano alzada) Movimiento
interactivo: seleccionas el extremo o la base y se activan tres
ejes para rotación XYZ para orientar al sistema
robótico Roll (RZ), Pitch (RY), Yaw (RZ)
5. PROGRAMACIÓN DE UN ROBOT
Programación de un robot Creación de objetivos
(ejes) Posición inicial ? Objetivo ? Crear objetivo de
ejes. Valores articulares ? q1…q6 (°). Se almacena en
objetivos de ejes (submenú trayectorias y objetivos)
Patrones MoveAbsJ MoveExtJ Ejes robot Ejes externos
Programación de un robot Creación de objetivos
(puntos) Posición inicial ? Objetivo ? Crear objetivo.
Posición X, Y, Z y orientación RX, RY, RZ. Se
almacena en objetivos (submenú trayectorias y
objetivos)
Programación de un robot Programación de objetivos
Posición inicial ? Programar objetivo Para programar un
objetivo, se mueve el robot a una posición determinada con
alguna de las herramientas para la cinemática comentadas y
se pulsa el control Programar objetivo. Se crea de forma
automática un nuevo objetivo de ejes al pulsar el control.
Nuevo objetivo de ejes
Programación de un robot Comprobar el alcance de los
objetivos y trayectorias BD sobre objetivo/trayectoria ?
Comprobar alcanzabilidad Comprueba si el robot es capaz de
alcanzar dicho objetivo. Esto no significa que el robot pueda
realizar la trayectoria generada hasta dicho objetivo. Posibles
valores de alcanzabilidad según el color
Programación de un robot Comprobar el alcance de los
objetivos y trayectorias BD sobre objetivo/trayectoria ? Ver
robot en objetivo
Programación de un robot Creación de trayectorias
(I) Las trayectorias se componen de varias órdenes de
movimiento para el robot: MoveJ (movimiento articular) y MoveL
(movimiento lineal). Para crear una trayectoria: Posición
inicial ? Ruta ? Trayectoria vacía. A partir de los
objetivos creados, se crean las órdenes de movimiento.
Para crear una orden: BD sobre objetivo ?Añadir a
trayectoria Path10 ? Añadir a nueva trayectoria Objetivos
tipo punto Objetivos de ejes MoveL/MoveJ MoveAbsJ
Programación de un robot Creación de trayectorias
(II) Las trayectorias también pueden ser creadas a partir
de curvas. En primer lugar es necesario crear una curva:
Modelado? Curva Crea un nuevo elemento en Diseño Crea los
objetivos origen y destino
Programación de un robot Creación de trayectorias
(II) Después de crear la curva: Posición inicial ?
Trayectoria partir de curva Se selecciona la curva creada
Parámetros de ajuste de objetivos
Programación de un robot Modificación de
parámetros de una instrucción de movimiento Para
modificar los parámetros: BD sobre movimiento MoveL/MoveJ
? Modificar una instrucción. Parámetros
instrucción
Programación de un robot Adición de una herramienta
al sistema robótico Importar una herramienta de una
librería como elemento externo. Importar biblioteca ?
Equipamiento ? Tools Crea un nuevo elemento en Diseño
Herramientas ABB Modificar mecanismo
Programación de un robot Adición de una herramienta
al sistema robótico Para conectar la herramienta al robot:
BD sobre herramienta ? Conectar a Los movimientos del robot ya se
realizan con la herramienta añadida – Se crea una nuevo
sistema de referencia para la herramienta – Es necesario volver a
sincronizar el VC
Programación de un robot Edición del código
RAPID El VC genera todo el código RAPID de nuestra
simulación. Dicho código es exportable en
ejecución en la estación real. Para ver el
código generado de la simulación hay que ir a Fuera
de línea
Programación de un robot Simulación de programas
Esta opción simula el código RAPID generado por el
VC. Permite detectar colisiones, simulación E/S y
gestión de eventos. Permite grabar la simulación y
guardarlo en formato vídeo. Para la simulación de
las trayectorias generadas tan sólo es necesario
seleccionarlas Simulación ? Configuración de
simulación y pulsar a Reproducir
6. PANEL DE CONTROL Y MODOS DE FUNCIONAMIENTO
Panel de control Controladora virtual Al igual que el controlador
real, el simulador posee un panel de control para
activar/desactivar el sistema robótico, cambiar el modo de
funcionamiento manual/automático y una control de
emergencia (seta). Para acceder al panel: BD sobre el VC ? panel
de control. Conectar motores ON/OFF Automático Manual a
Vred Manual a Vmax
Manejador manual FlexPendant Movimiento del robot
(pulsación) Unidad de movimiento Para mover el robot u
otros mecanismos Similar al “Teach Pendant” Simula al
controlador manual real. Permite editar programas, configurar el
robot, ejecutar instrucciones de movimiento, etc. Funcionamiento
en modo manual Tipo de movimiento Movimiento
reoritentación o lineal Tipo de movimiento Movimiento eje
a eje
7. ejercicios de la práctica
Ejercicios a realizar Creación y simulación de un
sistema robótico. Cada alumno deberá escoger un
sistema robótico determinado. El proyecto RobotStudio
deberá contener diversos objetivos (5) y la
simulación de trayectorias tanto lineales como
articulares. Se deberá crear un par de trayectorias a
partir de curvas (una lineal y otra circular). Inclusión
de un herramienta existente en las librerías de ABB y se
tendrá que conectar con el sistema robótico. El
archivo del proyecto deberá ser entregado al profesor de
prácticas al final de la sesión o durante la
siguiente semana.