ROBIN
Robótica Industrial
Guião do Trabalho Laboratorial Nº 2
Criação de Targets
no ABB RobotStudio 5.15.01
Homepage: http://www.dee.isep.ipp.pt/~mss Email: mss@isep.ipp.pt
Ano Letivo: 2013/2014
Criação de Targets
Sumário: Pretende-se, com este Guião, dotar os alunos com a informação básica relativa à
criação de targets para efetuar a programação offline de robôs industriais.
A criação dos targets é o primeiro passo para a criação de um programa para um determinado robô no ABB RobotStudio. No entanto, antes de criar um programa para o robô é necessário criar o modelo do mundo, ou seja configurar a estação em que o robô vai funcionar (incluindo robôs, ferramentas e peças). Este aspecto foi já abordado no guião do trabalho anterior.
A lista seguinte descreve o fluxo de trabalho para programar um robô, para que este seja capaz de executar a tarefa pretendida. Na maioria dos casos é recomendado que este fluxo de trabalho seja seguido desde o seu início até ao seu final, pela ordem indicada, mesmo que também seja possível trabalhar com sequências alternativas.
Criar targets e paths: criar os targets e os paths que o robô requer para realizar as tarefas do trabalho. Para criar targets e paths, deve-se executar um dos seguintes procedimentos:
o Criar uma curva que corresponda à forma pretendida para o path. Usar então o comando “Create path from curve” para gerar uma trajetória completa, com
targets ao longo da curva criada.
o Criar targets nas posições pretendidas e, em seguida, criar um path e inserir neste os targets criados.
Verificar as orientações dos targets: certificar-se que os targets estão orientados da forma mais eficiente para as tarefas a serem executadas. Caso contrário, reorientar os
targets até que este aspecto seja satisfeito.
Verificar se os targets são alcançáveis pelo robô: verificar se o robô e a ferramenta com que este se encontra equipado conseguem atingir todos os targets existentes no
path.
Sincronizar o programa com o controlador virtual: gerar o código RAPID a partir dos itens do ABB RobotStudio e permite que o programa seja simulado.
Realizar a edição do programa textualmente: caso seja necessário, é possível editar as instruções ou os dados criados pelo ABB RobotStudio.
Detecção de colisões: verificar se o robô ou a ferramenta não colidem com os equipamentos que os cercam ou os acessórios. Se isso acontecer deve-se ajustar a localização e / ou a orientação dos componentes que provocam as colisões, ou alterar os targets do programa do robô para que este se desvie desses objetos, até que deixem de ocorrer colisões.
Testar o programa: testar o programa efetuando os movimentos ao longo dos vários
paths definidos.
Antes de iniciar a realização deste guião de trabalho é necessário abrir a estação de trabalho criada durante a realização do guião do trabalho laboratorial N.º 1.
Como o próprio nome indica, com a realização deste guião pretendem-se definir os pontos alvos a atingir pela ferramenta do robô.
Os targets (posições) e paths (sequências de instruções de movimento para targets) são usados quando se efetua a programação de movimentos de robôs no ABB RobotStudio.
Quando se sincroniza a estação desenvolvida no ABB RobotStudio com o controlador virtual, são criados programas RAPID a partir dos paths.
Um target é um ponto no espaço, definido através das suas coordenadas, que o robô deve alcançar. Ele contém as seguintes informações:
Posição: a posição do alvo (target), definido num sistema de coordenadas do tipo
workobject (sistema de coordenadas de referência);
Orientação: a orientação do target em relação à orientação do workobject. Quando o robô atinge o target, ele alinha a orientação do TCP com a orientação do target;
Configuração: valores de configuração que especificam como o robô deve atingir o
target (qual a solução da cinemática inversa a utilizar).
Os targets são convertidos para as instâncias do tipo de dados robtarget quando sincronizado com o controlador virtual.
O workobject representa, normalmente, a peça física sobre a qual vai ser executado o trabalho. É composto por dois sistemas de coordenadas: a frame (referência ou sistema de coordenadas) do utilizador e a frame do objeto, sendo que este último é um “filho” do primeiro. Durante a programação de um robô, todos os targets (posições) estão relacionados com a frame do objeto de um workobject. Se não for especificado nenhum outro workobject, os targets serão relacionados com o Wobj0 padrão, que coincide sempre com a frame da base do robô.
A utilização de workobjects proporciona a oportunidade de ajustar facilmente programas de robôs através de um simples deslocamento, se a localização da peça do trabalho for alterada. Assim, os workobjects podem ser usados para calibrar os programas desenvolvidos offline. Se o posicionamento do dispositivo / unidade de trabalho em relação ao robô, na estação real, não corresponder totalmente à colocação na estação offline, basta ajustar a posição do workobject. Os targets são definidos e armazenados como coordenadas num sistema de coordenadas do tipo
WorkObject. Quando o controlador calcula a posição dos eixos de um robô para chegar ao
destino, ele vai encontrar muitas vezes mais do que uma solução possível para configurar os eixos do robô. Para distinguir entre as diferentes configurações, todos os targets têm um valor de configuração que especifica o quadrante em que cada eixo deve estar localizado.
No ABB RobotStudio existem três formas de definir os targets ou pontos alvo, nomeadamente (Figura 1):
Através da movimentação do robô, método chamado “jogging”, que se realiza por via do arrastamento do punho do robô ou da ferramenta (utilizando as funcionalidades freehand referidas no primeiro Guião). Finaliza-se a operação ao clicar no botão “Teach Target” (Figura 2);
Outro método passível de ser utilizado, é através da introdução das coordenadas do
target, estando essa funcionalidade disponível com o nome “Create Target” (Figura 3);
Por último, podem-se definir os targets através da definição das coordenadas (dos parâmetros) dos eixos (ou juntas) do robô, opção disponível através da funcionalidade “Create Jointtarget” (Figura 4).
Figura 1 Algumas alternativas para a definição dos pontos alvo da trajetória do robô
Figura 3 Definição dos pontos alvo da trajetória do robô através da opção “Create Target”
Figura 4 Definição dos pontos alvo da trajetória do robô através da opção “Create JointTarget”
Ao selecionar a opção para criação do primeiro target, surge uma janela (ver Figura 5), que pede confirmação da utilização do workobject “wobj0” como referencial de trabalho por omissão.
Como referido anteriormente, o referencial de trabalho é a origem do sistema de coordenadas relativamente ao qual todos os targets criados vão ser referenciados. A utilização de um
workobject diferente do “wobj0” apresenta a vantagem de, no caso das condições reais diferirem
do programa, apenas ser necessário redefinir as coordenadas do objeto de trabalho. Para este guião utiliza-se o “wobj0”, sendo que se responde positivamente à questão colocada na janela de confirmação que se apresenta na Figura 5.
Figura 5 Mensagem de aviso da utilização do workobject “wobj0”
Inicialmente poderá ser mais simples definir os targets posicionando a ferramenta no ponto (target) pretendido, recorrendo à interface gráfica para “arrastar” a extremidade do robô ou a ferramenta para o local desejado. Para tal utilizam-se as funcionalidades já expostas no guião anterior. Com o robô selecionado, ativa-se a funcionalidade “Jog Linear” (ícone selecionado na Figura 6) e efetua-se o “arrastamento” da sua extremidade. Quando se considerar que a ferramenta do robô se encontra na posição pretendida, prime-se a opção “Teach Target” (ver Figura 7), sendo memorizado um target cujas coordenadas correspondem àquelas em que se encontra o TCP do robô.
Ao primeiro target memorizado é atribuído automaticamente o nome “Target_10”, sendo os restantes sequenciados a nível de dezenas. Assim, neste caso o target memorizado tem o nome
“Target_10” e as suas coordenadas são relativas ao workobject “wobj0”, como se pode ver na área selecionada que se encontra do lado esquerdo da Figura 7.
Figura 6 Posicionamento do TCP do robô na posição pretendida através da interface gráfica
De referir que os targets que são memorizados através do deslocamento do robô para a posição desejada, utilizando depois o comando “Teach Target” (como se acabou de descrever), ficam automaticamente com a configuração que foi utilizada pelo robô aquando da sua memorização. Após esta operação, pode-se visualizar o ponto alvo a atingir no separador “Paths & Targets”. De acordo com o funcionamento do software, premindo o botão do lado direito do rato em cima do target criado são disponibilizadas várias opções, apresentadas na Figura 8.
Figura 8 Opções disponibilizadas para “trabalhar” com o target criado
Da lista apresentada, é de salientar nesta fase a opção “Jump to Target” que faz com que o robô se mova instantaneamente para a posição memorizada. Uma outra opção útil é a “View Tool at
Target”, que permite colocar a ferramenta no target indicado de forma a verificar graficamente o
seu posicionamento. A opção “Reachability” permite verificar se o ponto memorizado é atingível pelo robô. Ao escolher esta opção é apresentada uma nova janela acima da janela “Paths &
Targets” que executa de forma automática o teste do target ser alcançável. O resultado é um
sinal de visto de cor verde, caso o target seja alcançável pelo robô (Figura 9). Dentro das opções “Modify Target” é possível redefinir a posição, quer através de coordenadas a introduzir na nova janela apresentada “Set Position: Target_10” (Figura 10), quer utilizando as ferramentas de arrastamento “Freehand”, já anteriormente mencionadas. É possível também efetuar rotações, salientando-se, no entanto, que são apenas relativas ao target.
Figura 9 Teste para verificar se o target criado é alcançável pelo robô (“Reachability”)
Figura 10 Redefinição da posição do target utilizando a opção “Modify Target”
Sugere-se nesta fase a criação de mais alguns targets, arrastando o robô para a nova posição pretendida e escolhendo a opção “Teach Target”, ou ainda selecionando e copiando targets já
anteriormente memorizados, que se encontram na janela do lado esquerdo “Paths & Targets”. Como é natural, os alvos copiados devem ser alterados a nível de posição, sendo possível efetuar essa operação através das formas atrás mencionadas.
Uma segunda possibilidade para criar os targets é recorrendo à opção “Create Target” (a opção selecionada na Figura 11). Optando por esta possibilidade, surgem do lado esquerdo da interface gráfica os campos para preenchimento das coordenadas dos pontos a definir. Para além da posição dos pontos, também é possível definir a orientação a dar à ferramenta. De referir que esta opção apresenta a particularidade de ser difícil ao operador e/ou programador conhecer com precisão as coordenadas dos pontos para onde se pretende que o robô se desloque.
Figura 11 Definição dos pontos alvo da trajetória do robô através da opção “Create Target”, introduzindo as coordenadas do target na janela de diálogo
Assim, uma outra possibilidade, que facilita bastante o trabalho de programação, é a criação dos
targets selecionando com o rato o ponto pretendido na janela gráfica (ver Figura 12). Para este
efeito deve-se escolher a opção “Create Target” e, de seguida, deve-se selecionar com o rato o ponto que se pretende definir como um target. De modo a facilitar a tarefa de seleção, o utilizador deve previamente escolher qual o tipo de objeto que vai selecionar. Para este efeito, encontra-se no topo da janela principal um conjunto de ícones transparentes (assinalados na Figura 12), que permitem indicar sobre que tipo de objetos é que se vai efetuar a seleção. Após
efetuar a seleção do ponto de interesse com o rato, deve-se pressionar o botão “Create”. Após o
target “Target_20” ter sido criado, a interface gráfica fica com o aspecto apresentado na Figura
13.
Figura 12 Definição dos pontos alvo da trajetória do robô através da opção “Create Target”, selecionando com o rato o ponto de interesse
Sugere-se que o aluno teste as diferentes possibilidades para verificar a alteração do comportamento do procedimento de seleção.
De referir que os targets criados através da especificação ou do cálculo das coordenadas de posição e orientação e através da seleção dos pontos de interesse na janela gráfica, utilizando depois o comado “Create Target” (como visto anteriormente, e apresentado nas Figura 11 e Figura 12), ficam por omissão com a configuração (0,0,0,0), que pode não ser válida para o robô alcançar o target memorizado. Este aspecto é assinalado no separador “Paths & Targets” através da apresentação de um sinal triangular amarelo com um ponto de exclamação ao lado do “Target_20” (ver Figura 13). É possível verificar que o robô não consegue alcançar este target, utilizando para o efeito as opções “Reachability”, “View Robot at Target” e “View Tool at
Figura 13 Aspeto da interface com o utilizador após a criação do “Target_20”, utilizando a opção “Create Target” e selecionando com o rato o ponto de interesse sobre a janela gráfica
Mais uma vez, sugere-se nesta fase a criação de mais alguns targets, em diferentes locais do espaço de trabalho. Sugere-se também ao aluno que tente memorizar targets que se encontrem sobre curvas, arestas e/ou vértices, superfícies, centro de superfícies de objetos, entre outras possibilidades.
O aspeto da interface gráfica do ABB RobotStudio após a criação de vários targets deverá ser idêntico ao da Figura 14, apresentada de seguida.
Os targets criados irão ser utilizados no próximo Guião, sendo necessário que o aluno guarde o trabalho utilizando para o efeito a opção “Pack and Go”, descrita no “Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.13”.
Após a realização deste guião o aluno deverá ser capaz de efetuar as seguintes atividades: Criar targets para posicionamento da ferramenta:
o Através do arrastamento da ferramenta (e por consequência do robô) na interface gráfica;
o Através de cópia de outros targets e posterior alteração de propriedades; Efetuar o teste de alcance aos pontos definidos, pela ferramenta;
o Efetuar a correção dos pontos alvo, após realizar o teste, caso seja necessário.
Figura 14 Aspeto da estação de trabalho com vários targets já criados
Bibliografia
[1] ABB, RobotStudio, Version 5.13,
http://www.abb.com/product/seitp327/78fb236cae7e605dc1256f1e002a892c.aspx
[2] ABB—Operating manual RobotStudio 5.13, Revision B, ABB, 2010.
[3] ABB—Technical reference manual, RAPID Instructions, Functions and Data types,
