guião do trabalho laboratorial nº 4 simulação do programa...

ROBIN

Robótica Industrial

Guião do Trabalho Laboratorial Nº 4

Simulação do programa do robô

no controlador virtual

Homepage: http://www.dee.isep.ipp.pt/~mss

Email: [email protected]

Ano Letivo: 2013/2014

© 2013 ISEP – Instituto Superior de Engenharia do Porto

Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio 5.15.01 Página 3 de 22

Robótica Industrial – 2013/2014 Manuel Silva

Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB

RobotStudio 5.15.01

Sumário: Este guião completa as bases de programação e simulação de robôs de industriais

abordando a descarga do programa para o controlador virtual e a simulação da sua

execução. Expõem-se ainda algumas das funcionalidades da barra de ferramentas de

simulação.

O ABB RobotStudio usa controladores virtuais para executar os programas dos robôs. Os

controladores virtuais podem executar ambos os sistemas, quer robôs reais, quer sistemas

virtuais específicos para fins de teste e avaliação. Um controlador virtual usa o mesmo software

do controlador real para executar o programa RAPID, para calcular os movimentos do robô e

para lidar com sinais de Entrada / Saída (E/S). Ao iniciar um controlador virtual é necessário

indicar em que sistema este irá funcionar. Uma vez que o sistema contém informações e dados

importantes sobre os robôs que vai utilizar, tais como programas de robôs e configurações, é

importante selecionar o sistema correto para a estação.

Após esta breve introdução, passa-se ao estudo da simulação de programas desenvolvidos no

ABB RobotStudio, recorrendo para esse efeito ao controlador virtual. Neste guião assume-se que

o aluno já tem, pelo menos, um path memorizado, constituído por um conjunto de targets, e que

é possível ao robô percorrer esse path sem quaisquer problemas ao longo do movimento. Uma

vez que esta tarefa já foi realizada na aula em que foi realizado o guião do trabalho n.º 3, o aluno

deverá começar por “abrir” a célula sobre a qual trabalhou nessa semana (ter em atenção que se

deve abrir o ficheiro com a extensão rspag, resultante da ação Pack & Go).

Após abrir a célula sobre a qual se está a desenvolver o trabalho, o aluno deve certificar-se que o

controlador virtual do robô arrancou (verificar o Controller status no canto inferior direito da

aplicação). O primeiro passo a executar será a seleção da opção “Synchronize to VC…”, clicando

sobre o path que se pretende simular com o botão direito do rato, e escolhendo a opção destacada

na Figura 1. Com a execução dessa funcionalidade, o Virtual Controller (VC) que é o

equivalente virtual ao controlador real do robô, será carregado com o programa que o aluno

desenvolveu. Poder-se-á também clicar sobre o controlador do robô sobre o qual se está a

trabalhar (IRB140_5kg_0.81m_15) com o botão direito do rato, e escolher a opção “Synchronize

to VC...” Ao premir essa opção, surge uma nova janela a perguntar o que se pretende sincronizar,

dado que um programa pode ter mais de um path e apenas um ter sido alterado (Figura 2).



Figura 1 Opção para sincronização do path com o controlador virtual e barra de ferramentas de

simulação

Figura 2 Seleção do path a sincronizar



Premindo o botão OK, o programa fica disponível para simulação. A forma de aceder às

ferramentas de simulação é através da aba Simulation que se encontra na parte superior do ecrã.

É possível ver na Figura 3 a existência de vários blocos na barra de ferramentas.

Figura 3 Opção para efetuar o setup da simulação

Em primeiro lugar é necessário efetuar o “Simulation Setup”, estando essa funcionalidade dentro

do bloco de comandos “Configure” (ver Figura 3). A funcionalidade “Simulation Setup”, é onde

se define o ponto de início da simulação, assim como se o programa é simulado apenas um ciclo

ou em funcionamento contínuo (Figura 4). Do ecrã apresentado, é possível intuir que o ABB

RobotStudio permite simular path a path. Neste caso, seleciona-se o “Path_10” que está dentro

das “Availables Procedures”. Em seguida prime-se a seta azul para a esquerda, definindo-se

desta forma a sequência principal. O aspecto final deverá ser idêntico ao da Figura 5. De

salientar ainda que é possível alterar o ponto de entrada.

O bloco de comandos “Simulation Control” (ver Figura 6) não necessita de explicações. Sugere-

se ao aluno que pressione o botão “Play” de forma a verificar a execução pelo robô dos

movimentos programados.



Figura 4 Início do setup da simulação

Figura 5 Aspecto final do setup da simulação



Figura 6 Bloco de comandos Simulation Control, a partir do qual é possível controlar o desenrolar da

simulação

O bloco “Monitor” permite fazer a monitorização das entradas e saídas do robô, assim como

ativar alertas, sendo estes últimos parametrizáveis.

Ao premir a funcionalidade I/O Simulator (ver Figura 7), surge uma janela do lado direito com

os vários sinais de entrada e saída do controlador. É possível alterar as opções na parte superior.

Premindo a funcionalidade Monitor, abre-se uma nova janela no centro do ecrã, onde é possível

configurar alertas (ver Figura 8).

Mais à frente abordar-se-á o Event Manager. No entanto, de forma a mostrar mais algumas das

potencialidades desta funcionalidade, aborda-se primeiro a funcionalidade Collision Set. Esta

última implica a existência de, pelo menos, dois objetos que possam colidir. Caso a célula sobre

a qual o aluno esteja a trabalhar não tenha objetos com os quais a ferramenta do robô possa

colidir, o aluno deverá criar mais um objeto (já explicado no primeiro guião a forma de o fazer)

para poder verificar o funcionamento desta funcionalidade.

O aspecto do ambiente gráfico com um paralelepípedo criado poderá ser equivalente ao

apresentado na Figura 9.



Figura 7 Aspecto do ABB RobotStudio com a janela I/O Monitor aberta

Figura 8 Aspecto do ABB RobotStudio com a janela Monitor para configuração de alertas



Figura 9 Aspecto gráfico da célula com o objeto com o qual a ferramenta do robô pode colidir

destacado a vermelho

De seguida, nas ferramentas de simulação, deverá premir a opção Collision Set (ver opção

assinalada na Figura 10) o que introduzirá um novo objeto no separador Layout. Na Figura 10 já

se apresenta esse novo objeto expandido. O primeiro passo a efetuar, será arrastar como rato o

objeto da ferramenta para o ObjectsA e o paralelepípedo para ObjectsB, dentro do Collision Set,

tal como se pode ver na Figura 11.

Conforme se pode observar na Figura 12, selecionando o “CollisionSet_1”, com o botão direito

do rato, surge a opção “Modify Collision Set”. Na figura referida essa opção encontra-se

disponível, sendo possível observar que se pode parametrizar a distância de aproximação

excessiva (“Near Miss”) entre dois objetos e as cores que os objetos assumem em caso de

aproximação excessiva (“Near Miss”) e de colisão. Observa-se nas Figura 13 e Figura 14, o

aspecto de uma aproximação excessiva entre dois objetos (“Near Miss”) e de uma colisão, para

as cores que se encontram definidas por omissão.



Figura 10 Collision Set já criado

Figura 11 Definição dos objetos cuja possível ocorrência de colisão vai ser verificada, dentro do

conjunto Collision Set



Figura 12 Propriedades do Collision Set

Figura 13 Aspecto de aproximação excessiva entre dois objetos (“Near Miss”)



Figura 14 Aspecto de uma colisão entre dois objetos

Estando preparado o Collision Set, vamos por último ao Event Manager. Neste caso vamos

ativar um sinal de saída, caso ocorra um Near Miss, e desativá-lo assim que acaba o Near Miss.

A primeira coisa a fazer é definir um novo sinal de saída sobre o qual o controlador do robô

poderá atuar. Para o efeito, o aluno deverá selecionar a opção “Configuration Editor”, que se

encontra no Tabulador Controller (Figura 15). No menu que lhe surge deverá selecionar a opção

I/O e na janela seguinte escolher a opção Unit. Selecionado a opção Unit com o botão direito do

rato, deve fazer “New unit...” e configurar a interface que lhe aparece de acordo com os valores

apresentados na Figura 16, pressionando o botão OK após concluir este processo.

De seguida deve definir o sinal digital. Dentro da mesma janela de interface, escolha agora a

opção “Signal” que se encontra do lado esquerdo da interface com o botão direito do rato e faça

“New Signal...”. Configure a interface que lhe aparece de acordo com os valores apresentados na

Figura 17, pressionando o botão OK após concluir este processo.

Para que estas alterações se tornem efetivas é necessário re-arrancar o controlador do robô. No

tabulador “Controller” seleccione “Restart” e, dentro do menu que lhe aparece, “Shutdown”;

seleccione novamente “Restart” e, dentro do menu que lhe aparece, “Warmstart”. Logo que o

controlador arrancar, as alterações efetuadas estão em efeito.



Figura 15 Opção “Configuration Editor”, dentro do Tabulador Controller

Figura 16 Definição de uma nova unidade de I/O



Figura 17 Definição de um novo sinal de I/O

Pode-se agora iniciar a programação de eventos. Para começar lança-se a ferramenta Event

Manager (que se encontra no Tabulador Simulation) pressionando a pequena seta que se

encontra na parte inferior direita do bloco Configure, o que sobreporá uma nova janela à janela

do robô, ficando o ecrã com o aspecto apresentado na Figura 18.

Para efetuar a programação do Event Manager prime-se o botão Add. Surgirá uma nova janela

com três eventos possíveis. Daqui pode-se extrapolar que é possível efetuar a gestão de eventos

com base na mudança de estado de sinais de entrada e saída, conexões de sinais e colisões.

No caso deste guião deixa-se ficar “On” a ativação e parametriza-se o evento do tipo Collision

(ver Figura 19). Premindo Next, será necessário de seguida selecionar o tipo de colisão que irá

produzir a ação (Near Miss Started) e o Collision Set (só existe um definido – CollisionSet_1)

(Figura 20).

Na janela seguinte (Figura 21) será necessário indicar a ação a efetuar. É possível escolher várias

operações, inclusivamente efetuar o Attach de objetos, o que permite “transportá-los” entre

locais. No entanto, vamos apenas ativar um sinal de saída (Figura 21). É de salientar que será

necessário programar novo evento, de forma a desativar o sinal no fim da aproximação, sendo

que a forma de o fazer é idêntica.



Figura 18 Event Manager aberto

Figura 19 Início da programação de eventos



Figura 20 Seleção do tipo de colisão e Collision Set

Figura 21 Tipo de ação a realizar quando se verifica o “Near Miss”



Foi selecionado o sinal My_DO conforme se mostra na Figura 22. Neste passo é já possível

finalizar o evento (Figura 23). Após a criação do segundo evento para desativação do sinal, o

aspecto do Event Manager ficará conforme a Figura 24.

Ativando o I/O Simulator, é possível ver o painel com os sinais do lado direito do ecrã e, ao

mesmo tempo, estar a executar a simulação (Figura 25).

Sugere-se ao aluno que, chegado a este ponto, experimente definir outros eventos e verifique o

seu efeito em termos de simulação.

O aluno poderá, por exemplo, ativar e desativar sinais digitais no programa que desenvolveu e

com estes controlar certos aspectos da simulação como sejam, por exemplo, o attach e detach de

objetos para simular o seu transporte e libertação nos locais pretendidos.

Para ativar/desativar sinais digitais no programa do robô, dever-se-á selecionar com o botão

direito do rato a instrução de movimento após a qual se pretende introduzir a instrução de

controlo dos sinais digitais e escolher a opção “Insert Action Instruction...”, como se mostra na

Figura 26.

Figura 22 Seleção de sinal e ação sobre o mesmo



Figura 23 Aspecto final do Event Manager com um evento criado

Figura 24 Aspecto da janela Event Manager com dois eventos criados



Figura 25 Painel de sinalização ativo

Figura 26 Inserção de uma instrução para controlar um sinal digital num programa



Na Figura 27 apresenta-se a configuração necessária para colocar a saída digital My_DO no

valor lógico 1, após o robô executar a instrução de movimento MoveJ Target_30. Após fazer

Create, o programa fica com o aspecto apresentado na Figura 28.

Estando concluída a simulação do programa desenvolvido, o passo seguinte será o carregamento

do programa desenvolvido offline no robô.

Para efetuar a programação de um robô, terá que ser carregado o programa num PC que esteja

conectado fisicamente ao controlador do robô, ou então deve-se conectar o posto de trabalho ao

controlador do robô.

Para efetuar a operação de programação, prime-se com o botão direito do rato em cima do objeto

do robô. A opção a selecionar é que se encontra destacada “Sincronize Station” (Figura 29).

Figura 27 Inserção de uma instrução para ativar o sinal digital My_DO



Figura 28 Programa final do robô após a introdução da instrução para ativar o sinal digital My_DO

Figura 29 Programação do robô real efectuando a descarga do programa desenvolvido offline

Após a realização deste guião o aluno deverá estar familiarizado com os aspectos de simulação e

programação offline e, nomeadamente, compreender como se efectua a:



Sincronização com o controlador virtual;

Configuração da simulação;

Criação de Collision Set;

Programação de eventos;

Sincronização com a estação.

Bibliografia

[1] ABB, RobotStudio, Version 5.15.01,

http://www.abb.com/product/seitp327/78fb236cae7e605dc1256f1e002a892c.aspx

[2] ABB—Operating manual RobotStudio 5.15.01, Revision B, ABB, 2010.

[3] ABB—Technical reference manual, RAPID Instructions, Functions and Data types,

RobotWare 5.0, Revision E, ABB, 2007.

http://www.abb.com/product/seitp327/78fb236cae7e605dc1256f1e002a892c.aspx

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