ROBIN Robótica Industrial Guião do Trabalho Laboratorial Nº 1 Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Homepage: http://www.dee.isep.ipp.pt/~mss Email: mss@isep.ipp.pt Ano Letivo: 2013/2014 2013 ISEP Instituto Superior de Engenharia do Porto
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 3 de 16 Criação do Modelo do Mundo Sumário: Este guião pretende ser uma abordagem inicial à criação de um programa para um robô industrial. Neste caso, o robô a ser utilizado é modelo IRB140 do fabricante ABB, e utiliza-se o software ABB RobotStudio (versão 5.15.01), para a sua simulação e programação offline. O primeiro passo para efetuar um programa para um robô é a definição do espaço físico, que envolve o robô ou braço robotizado. Esse espaço físico é identificado como o mundo, ou modelo do mundo (visto da perspetiva do robô). Na definição do mundo do robô, devem ser incluídos todos os aspetos físicos envolvendo o robô, isto é, devem-se incluir os objetos como mesas, estantes, paredes, vigas, etc., tudo o que possa representar limitação à movimentação do robô. Quanto melhor for modelado o espaço físico, mais facilmente se poderão observar as potenciais correções a fazer ao movimento do robô a nível de programação. Inicia-se o programa recorrendo ao atalho existente para o efeito, como se pode ver na Figura 1. Figura 1 Atalho para início do programa
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 4 de 16 Após o arranque do software surge o ecrã abaixo apresentado (Figura 2). Nesta janela é possível escolher entre uma de três opções: A opção Empty Station cria uma estação de trabalho vazia, que permite a criação ou importação de desenhos (CAD), criação de mecanismos ou outros objetos. A opção Station with Robot Controller permite criar uma estação de trabalho a partir de um modelo de robô existente na biblioteca de robôs disponibilizada pela ABB. Por último, a opção Station with Existing Robot Controller permite criar uma estação de trabalho a partir de um modelo de robô criado pelo utilizador (por exemplo, a partir do backup da informação do controlador de um robô existente). Figura 2 Ecrã inicial do ABB RobotStudio Dado que se pretende iniciar um novo trabalho, para efeitos de estudo e demonstração do funcionamento do software, optou-se por recorrer a um controlador de robô pré-definido pela ABB, pelo que se escolhe a opção indicada a cor laranja (ver Figura 3). Aparecerá um menu, intitulado Station with Robot Controller (ver Figura 3).
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 5 de 16 Figura 3 Criação de uma nova estação No caso deste trabalho deverá seleccionar o modelo IRB140_6kg_0.81m_typeC (conforme apresentado na Figura 4), dado que é este o modelo de robô industrial existente no ISEP para efeitos académicos, após o que deverá pressionar o botão Create.
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 6 de 16 Figura 4 Criação de uma nova estação Figura 5 Criação de uma nova estação Criando a nova estação, o aspeto do RobotStudio fica conforme apresentado na Figura 6.
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 7 de 16 Figura 6 Criação de uma nova estação Após selecionar a janela View1 como ativa, carregando com o botão esquerdo do rato sobre ela, os movimentos básicos do interface gráfico são os seguintes: Scroll rato Zoom In/Out; CTRL + Botão esquerdo rato Movimenta a estação completa; SHIFT + Botão direito rato Zoom na zona selecionada; CTRL + SHIT + Botão esquerdo rato Roda a estação. Chegado a este ponto, sugere-se ao aluno que explore de forma autónoma estas opções de visualização da janela onde é apresentada a célula de trabalho simulada. Para a modelização do mundo do robô é possível importar figuras a partir de bibliotecas existentes, ou de desenhos de CAD, ou então recorrendo às próprias funcionalidades do software, criando primitivas de sólidos como caixas, cones, cilindros, pirâmides e esferas. Para isso seleciona-se o tabulador Modeling que permite selecionar rapidamente algumas das opções atrás referidas. Neste tabulador existem ainda mais opções, por exemplo para alterações a desenhos, como a subtração de objetos, ou ainda a criação de mecanismos (Figura 7).
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 8 de 16 Figura 7 Tabulador Modeling Selecionando a opção de criação de uma caixa ( Box ), será apresentada do lado esquerdo uma lista de propriedades para a criação da mesma (ver Figura 8). No funcionamento por defeito do RobotStudio, a lista de propriedades do objeto selecionado surge do lado esquerdo. Introduzindo nos campos comprimento ( Length ), largura ( Width ) e altura ( Height ), o valor 100 mm, fará com que, quando se premir o botão Create, apareça por baixo da frame (o sistema de coordenadas) do mundo, o objeto criado. No entanto o mesmo não estará visível na interface gráfica. Esta situação decorre do facto da criação do objeto ser efetuada no centro da estação, ou centro do mundo, isto é, fica dentro da base do robô (ponto de coordenadas 0,0,0) (ver Figura 9).
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 9 de 16 Figura 8 Janela para criação de objeto do tipo Box Figura 9 Caixa criada dentro da base do robô Uma das formas possíveis de movimentar a caixa criada é através das propriedades da própria caixa, usando a funcionalidade Set Position. Esta funcionalidade está disponível clicando com
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 10 de 16 o botão do lado direito do rato em cima de Body (Figura 10) (é necessário expandir anteriormente o objeto Part_1 ). Imediatamente por cima da janela onde estão as propriedades da Box, surge uma nova janela intitulada Set Position. As coordenadas da origem do objeto podem ser alteradas nos campos que se encontram rodeados a vermelho na Figura 10. Introduzindo no campo da coordenada X o valor 500, e efetuando Apply de seguida, a caixa fica posicionada em frente do robô. Figura 10 Movimentação de um objeto através do comando Set Position Outra forma de posicionar o objeto criado é selecionando o objeto, que se encontra do lado esquerdo da interface na janela de Layout, e recorrendo à primeira funcionalidade nas opções Freehand (ver Figura 11), movimentar o objeto na interface gráfica, arrastando as setas (Figura 12).
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 11 de 16 Figura 11 Seleção de um objeto e funcionalidade Freehand Figura 12 Movimentação de um objeto por arrastamento Chegado a este ponto o aluno deverá criar outras primitivas geométricas recorrendo à opção Solid que se encontra no tabulador Modeling. Deverá também explorar, de forma autónoma,
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 12 de 16 as opções Intersect, Subtract e Union. Estas funcionalidades ficam disponíveis clicando com o botão do lado direito do rato em cima do Body dos objetos criados (como se pode ver na Figura 13 para o caso da Box Part_1 ). Figura 13 Opções para junção de objetos Logicamente o braço robotizado não efetua trabalho sem ter uma ferramenta. Apenas efetuará os movimentos programados. Assim, torna-se necessário adicionar uma ferramenta à estação de trabalho e efetuar a sua conexão ao robô, isto é, efetuar o attach da ferramenta ao punho do robô. Para exemplificar este procedimento, em primeiro lugar carrega-se uma ferramenta, recorrendo às bibliotecas de ferramentas já incluídas nesta aplicação. O RobotStudio permite criar bibliotecas com ferramentas ou mecanismos com características próprias. Selecionando a opção Import Library (disponível no tabulador Home, como se pode ver na Figura 14) é possível indicar explicitamente a ferramenta ou objeto a carregar através da janela das ferramentas Tools (Figura 14). Como atrás referido, a ferramenta importada é colocada no centro do mundo, e não é imediatamente visível. Para se tornar visível deverá ser movimentada da forma já anteriormente explicada. A ferramenta a importar para efetuar este exemplo é a AW_Gun_PSF_25.
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 13 de 16 Figura 14 Biblioteca de ferramentas disponíveis no ABB RobotSudio 5.15.01. O objetivo da ferramenta é produzir trabalho. Para tal, deve ser aplicada na extremidade (punho) do robô. Esta operação de Attach pode ser efetuada através do botão do lado direito do rato, clicando em cima do objeto. Ao colocar o rato em cima da opção Attach To aparece a lista de mecanismos disponíveis, dos quais se pode anexar a ferramenta (Figura 15). Neste caso apenas o robô, mas ter em atenção que podem existir outros objetos. Selecionando o robô, é perguntado se se pretende atualizar a posição da ferramenta, ao qual se deverá responder afirmativamente. O aspecto final da célula deverá ser idêntico ao apresentado na Figura 16.
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 14 de 16 Figura 15 Seleção do destino da ferramenta Figura 16 Aspecto final da estação após efetuar o Attach da ferramenta ao punho do Robô Deverá em seguida gravar-se o trabalho, para mais tarde se poder continuar o seu desenvolvimento. Na Figura 17, está disponível a possibilidade de efetuar a gravação através do
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 15 de 16 comando Save As com as opções usuais para esse comando. Existe também a opção Share que é a que está expandida. Dentro desta funcionalidade, a opção Pack and Go cria um pacote com todos os ficheiros necessários (por exemplo, ferramentas) para continuar o desenvolvimento da célula de trabalho, ou a programação dos equipamentos constituintes desta, noutro posto trabalho. Esta é a opção mais indicada no âmbito da disciplina de ROBIN. Figura 17 Opções de gravação No final da realização deste Guião de Trabalho o aluno deverá ser capaz do seguinte: Criar / importar uma estação de trabalho base; Efetuar o Zoom in/out, rodar, chegar para o lado a estação de trabalho; Criar e importar objetos simples; Criar objetos complexos a partir das primitivas geométricas oferecidas pelo ABB RobotStudio; Movimentar e posicionar objetos dentro do mundo virtual; Ter a noção do conceito de frame;
Guião N.º 1: Criação do Modelo do Mundo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 16 de 16 Importar objetos a partir das bibliotecas disponibilizadas pelo ABB RobotStudio; Efetuar o Attach de uma ferramenta a um robô. Bibliografia [1] ABB, RobotStudio, Version5.15.01, http://www.abb.com/product/seitp327/78fb236cae7e605dc1256f1e002a892c.aspx [2] ABB Operating manual RobotStudio 5.15.01, Revision B, ABB, 2013. [3] ABB Technical reference manual, RAPID Instructions, Functions and Data types, RobotWare 5.0, Revision E, ABB, 2007.