Seminário: Uso de Simuladores no Ensino da Robótica

Transcrição

1 1 o SICGRAPI - Simpósio em Computação Gráfica e Processamento de Imagens LARVA LAboratório de Realidade Virtual Aplicada Seminário: Uso de Simuladores no Ensino da Robótica

2 Conteúdo Introdução (~10 ) Demonstrações (~10 ) Questões (~10 )

3 Breve Introdução sobre Robótica ( I ) Definição: De acordo com o Instituto de Robótica da América RIA : Um Robô Industrial é um manipulador programável, multifuncional, projetado para mover materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais em movimentos variáveis programados para a realização de uma variedade de tarefas. Anatomia dos Robôs Polar; Cilíndrica; Cartesiana; Articulada ou Antropomórfica; SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm ); AGV (robô movel);

4 Breve Introdução sobre Robótica ( II )

5 Breve Introdução sobre Robótica ( III )

6 Breve Introdução sobre Robótica (IV) Complacência : É quando o robô sofre deflexão sob o peso da carga aplicada no seu órgão terminal. Pode ser menor ou maior dependendo da configuração. Compromete a precisão do robô na presença de certas cargas dinâmicas e de não ser um grau de liberdade controlado.

7 Breve Introdução sobre Robótica (V) Órgão Terminal ou Efetuador Final: Devido à diversidade de aplicações em Robótica e Automação, e a especificidade de cada tarefa, existe a necessidade de uma quantidade de órgãos terminais diferenciados para cada tarefa. Como: Garras ( mãos de: dois dedos, três dedos, quatro dedos, cinco dedos), Ventosas (sucção), Ferramenta para solda, Ferramenta para pintura, e outras conforme a necessidade da tarefa.

8 Breve Introdução sobre Robótica (VI) Programação do Robô O programa de um robô é um conjunto de instruções escritas na linguagem de programação do controlador do robô, que se destina a realização de tarefas por parte do robô. O robô pode ser programado das seguintes maneiras: - - Programação textual (comandos escritos na linguagem de programação do controlador do robô); - Programação por aprendizagem (usando uma caixa de controle ( Teach Pendant ) move-se o braço do robô ao longo de pontos no espaço de trabalho, e estes pontos orientam o movimento do robô). A programação por aprendizagem pode ser traduzida para comandos de linguagem textual quando o robô pode ser programado pelos dois métodos.

9 Breve Introdução sobre Robótica (VII)

10 Simulador( I ) Definição: Simulação de sistema, é um programa que tenta representar ou reproduzir condições e fenômenos do 'mundo real' através de regras e leis rigorosas.o simulador é uma ferramenta que permite aos usuários a modelagem de condições reais, e a visualização dos tipos de resultados que podem ser previstos em diferentes cenários. [Dargahi, 1995] Uso dos Simuladores A simulação de sistemas normalmente é utilizada: - para o projeto de sistemas ainda não existentes; - na impossibilidade de realização experimental com o sistema real; - quando a experimentação utilizando o sistema real é indesejável: - para compressão ou expansão da escala de tempo; - para avaliação do desempenho de sistemas; para treinamento e instrução. [Rosário, 2005]

11 Simulador( II ) O que é necessário em um Simulador para o Ensino de Robótica? É o que se quer definir!

12 Simulador( III ) Algumas questões a responder: Qual a Principal Intenção do Desenvolvedor? - Comercial; - Educacional. O Código da implementação é aberto ou proprietário? Como foi implementado? Qual seu modo de execução? - via WEB; - Stand Alone; - em rede Local; - Multi-usuário; - Mono-usuário.

13 Simulador( IV ) Qual a complexidade da cena? - permite vários objetos; - não permite. Qual a visualização da cena? -3D; -2D. Quais Tipos (Configurações) de robo podem ser simulados? - permite múltiplos tipos; - SCARA; - cartesiano; - esférico; - antropomórfico; - cilíndrico; - outros tipos.

14 Simulador( V ) Quantos Graus de liberdade (DOF) pode ter o robô simulado? - 3 DOF; - 4 DOF; - 5 DOF; - 6 DOF; - mais de 6 DOF. Possui flexibilidade na inserção de objetos na cena? - permite carregar objetos variados; - permite carregar objetos padronizados; - permite carregar alguns objetos padronizados; - não permite carregar objetos; - não possui objetos na cena.

15 Simulador( VI ) Possui Detecção de Colisões? - não possui; - somente entre partes do robô; - entre partes do robô e objetos da cena; - entre qualquer objeto da cena (todos inclusive o robô). Qual Modo e/ou Linguagem de programação utiliza? - programação em Comandos de texto (Qual linguagem?); - via ensino com uso de Teach Pendant (guiado). Quais Recursos de programação textual estão disponíveis? - depuração; - execução; - interpretação; - compilação.

16 Simulador( VII ) Quais Recursos de Cinemática (Movimento) possui? - Cinemática Direta; - Cinemática Inversa; - Análise de Trajetórias; - todas. Quais tipos de Garras utiliza? - permite múltiplas garras; - não possui troca de garra; - não possui garra. Como Realiza a preensão (o agarre ou pega)? - simula a preensão por anexação do objeto a cadeia cinemática; - avalia a possibilidade de preensão; - gera a preensão, baseado em informações sobre o objeto; - não permite a preensão.

17 Simulador( VIII ) Como é o Link (comunicação) com o robô real? - Off-line; - não possui comunicação com o robô real; - via internet; - via RS232; - via USB; - Via disquete.

18 Robô Virtual

19

20 Robô Virtual Implementar um ambiente simulador do robô manipulador ER4PC que permita as seguintes manipulações Direta no objeto Indireta através de controles Cinemática Direta Cinemática Inversa Programação usando SCORBASE

21 Primeira Versão

22 Última Versão

23

24 Obrigado!

25 Bibliografia [Schilling, 1990] Schilling, R. J.; Fundamentals Robotics: Analysis and Control. Prentice Hall, [Groover, 1986] Groover, M. P., Weiss, M., Nagel, R. N., Odrey, N. G.; Industrial Robotics: Technology, Programming and Applications. Mc Graw Hill, [Spong, 1989] Spong, M. W., Vidyasagar, M.; Robot Dynamics and Control [Murray, 1994] Murray, R. M., Li, Z., Sastry, S. S.; A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation. CRC Press, 1994.

26 Bibliografia - Links Motoman a Yaskawa Company - KUKA Roboter do Brasil - FANUC Robotics - Intelitek (SCORBASE) - Denford (produtos CAD,CAM...) - DLR - Institute of Robotics and Mechatronics -

27 Bibliografia - Links Simulador CS-113 Service-Arm - Simulador Encarnacao - Simulador Easy-Rob - Simulador SimuRob (Espanha) - Simulador jrobot (robô Mitsubishi) - Simulador Ropsim - Simulador Marilou Robotics Studio - Juice (editor de estruturas cinematicas) - Simulador RoboSoft (PUCRS) -