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ROBIN

Robótica Industrial

Guião do Trabalho Laboratorial Nº 5

Criação de um mecanismo

no ABB RobotStudio 5.15.01

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 5: Criação de um mecanismo no ABB RobotStudio 5.15.01 Página 3 de 18

Robótica Industrial – 2013/2014 Manuel Silva

Criação de um mecanismo no ABB RobotStudio 5.15.01

Sumário: Este guião pretende facultar aos alunos as bases para a criação de mecanismos, com

movimentos próprios, no ABB RobotStudio.

Este guião descreve quais os passos necessários para se criar um novo mecanismo, isto é, uma

representação gráfica de um robô, uma ferramenta, um eixo externo ou outro dispositivo. As

várias partes de um mecanismo movimentam-se ao longo, ou em torno, de eixos ou juntas.

No caso descrito neste guião, o mecanismo desenvolvido vai ser do tipo ferramenta. Uma

ferramenta é um objeto especial, por exemplo, uma tocha de soldadura por arco eléctrico ou uma

garra, que opera sobre a peça que é objeto do trabalho por parte do robô. Para se conseguirem

movimentos corretos nos programas do robô, os parâmetros da ferramenta devem ser

especificados nos dados da ferramenta (tool data). A parte mais importante dos dados da

ferramenta é o Tool Center Point (TCP), que é a posição do centro da ferramenta em relação ao

punho, ou extremidade, do robô (que é o mesmo que a ferramenta padrão, tool0).

A criação de um mecanismo depende da construção hábil dos principais nós da estrutura em

árvore. Quatro destes – as ligações, as juntas ou articulações, as frames / ferramentas e a

calibração – são inicialmente marcadas a vermelho. À medida que cada nó é configurado, com

sub-nós suficientes para torná-lo válido, a marcação torna-se verde. Assim que todos os nós se

tornarem válidos, o mecanismo será considerado compilável e pode ser criado.

Para a criação de um mecanismo, será conveniente criar uma nova estação de trabalho em branco

(Empty Station), conforme se apresenta nas Figura 1, Figura 2 e Figura 3. Seguidamente,

recorrendo às ferramentas de Modeling deverão ser criados três sólidos, do tipo caixa (box),

ficando o aspecto final após este passo como se mostra na Figura 4. Os sólidos (caixas) a criar

deverão ter as dimensões e estar localizados de acordo com o indicado:

Part_1 Length = 50, Width = 100, Height = 50, Corner Point (25, 50, 0);

Part_2 Length = 50, Width = 25, Height = 50, Corner Point (25, 50, 50);

Part_3 Length = 50, Width = 25, Height = 50, Corner Point (25, 25, 50).



Figura 1 Janela inicial do ABB RobotStudio 5.15.01 com a opção de criação de uma nova estação

(New Station) assinalada

Figura 2 Janela inicial do ABB RobotStudio 5.15.01 com a opção de criação de uma nova estação

vazia (Empty Station) assinalada



Figura 3 Aspecto de uma Empty Station

Figura 4 Aspecto da nova estação com os três sólidos já criados



Seguidamente, selecionando a opção Create Mechanism, que se encontra na parte superior

direita do ecrã, surgirá uma nova área como se observa na Figura 5. Deverá definir-se o tipo de

mecanismo a criar como sendo do tipo “Tool” (ver Figura 6).

Figura 5 Aspecto da janela para criação de mecanismo

Fazendo duplo “clic” com o botão do lado esquerdo do rato em cima de “Links” surge uma nova

janela onde irão ser definidos os links para este mecanismo (Figura 7). De referir que é

necessário definir uma base em cima da qual se irão movimentar as peças móveis, o que implica

cuidado com os nomes dos objetos selecionados. A definição da base deverá ser idêntica à

mostrada na Figura 7, sendo necessário “clicar” em cima do botão que apresenta uma seta verde

para acrescentar às “Added Parts”.

Deverão ser definidas em seguida as restantes ligações (links) (Figura 8), de forma a ser possível

criar posteriormente as juntas (Joints) para efetuar o movimento. O aspecto final, após a criação

de todas as ligações, é o apresentado na Figura 9.



Figura 6 Definição do tipo do mecanismo, como sendo do tipo Tool (ferramenta)

Figura 7 Criação da base do mecanismo (link L1)



Figura 8 Criação da última ligação do mecanismo (link L3)

Figura 9 Aspecto do mecanismo (e, em particular, da janela Create Mechanism) após a conclusão da

criação de todas as ligações



Seguidamente é necessário criar as juntas (joints) para permitir o movimento relativo entre as

ligações (de referir que a ligação baselink é a única que se encontra fixa, sem possibilidade de

movimento). Para a criação das juntas faz-se novamente duplo clique, mas agora em cima de

Joints, surgindo a janela apresentada na Figura 10.

Figura 10 Ecrã para criação de junta

O mecanismo criado será constituído por duas “caixas” a deslizar em cima de outra (no fundo

uma aproximação muito simples à garra existente no robô do ISEP). Como tal, as juntas deverão

ser prismáticas. A área selecionada na Figura 10 representa o eixo segundo o qual a caixa se irá

movimentar. Neste caso será sobre o eixo yy. Os limites da junta serão de acordo com as

dimensões utilizadas nas caixas deste mecanismo. O aluno deverá conseguir criar a segunda

junta (para o movimento da terceira “caixa” sobre a base), sendo o processo idêntico ao descrito.

Após a criação das juntas é possível editá-las e ajustá-las. Para isso deve-se clicar com o botão

do lado direito do rato em cima de “J1” e selecionar Edit Joint. Recorrendo ao Jog Axis é

possível verificar o movimento efectuado pela caixa, até ao seu limite (ver Figura 11).



Figura 11 Movimentação da junta recorrendo à opção Jog Axis

Para simular corretamente o comportamento da ferramenta de robô, é necessário definir um

conjunto de informação relativa à ferramenta (tooldata). Caso se importe uma ferramenta pré-

definida, ou se crie uma ferramenta usando a opção Create Tool Wizard, a informação relativa à

ferramenta (tooldata) é automaticamente criada; caso contrário, é necessário especificar

detalhadamente o tooldata aquando do processo de criação de um novo mecanismo do tipo

ferramenta.

Os dados contidos no tooldata simplificam o trabalho de programação no que diz respeito às

diferentes ferramentas que podem vir a ser utilizadas. Definindo conjuntos separados de

tooldata, para diferentes ferramentas, torna-se possível executar o mesmo programa do robô com

ferramentas diferentes: apenas o novo tooldata tem de ser definido. O tooldata contém as

informações necessárias para se movimentar e simular a ferramenta.

Posto isto, será necessário inserir as características da ferramenta, para o que se deverá efetuar

um duplo clique sobre a opção Tooldata, surgindo a interface apresentada na Figura 12.



Figura 12 Definição das características da ferramenta.

Será nesta janela que se define a “extremidade” da ferramenta (TCP – Tool Center Point), sendo

este o valor que define o offset da extremidade da ferramenta face à extremidade do punho do

robô. É possível verificar que à medida que os valores do TCP são inseridos, aparece uma frame

a representar o seu posicionamento. O Tool Center Point será posteriormente utilizado para os

cálculos de trajetória, quando se definirem os targets no programa. Como também se pode

observar nesta figura, é possível definir a massa, o centro de gravidade e o momento de inércia

da ferramenta. Todos estes valores são utilizados no programa do robô, para o cálculo das

trajetórias.

Após guardar essa informação, compila-se o mecanismo/ferramenta, utilizando o botão

disponível para esse efeito (poderá ser necessário fazer o float da janela para este ficar visível).

Após a compilação, o aspecto da janela “Create Mechanism” será o da Figura 13. Como se pode

observar nesta mesma figura, surge uma nova área para a definição das poses. As poses são as

diferentes posições discretas que a garra pode assumir. Neste caso, existe uma pose criada por

omissão que é a posição do mecanismo quando o sistema é sincronizado. Seguidamente, vai-se

criar mais duas poses. Premindo o botão Add surge a janela apresentada na Figura 14. Altera-se o

nome no campo “Pose Name” para “Aberta”, e acertam-se as juntas até ao limite de abertura

possível.



Figura 13 Aspecto da janela “Create Mechanism” após efetuar a compilação do mecanismo

Figura 14 Aspecto da janela para criação de poses

Pode-se acertar o movimento das juntas recorrendo às barras deslizantes, sendo então possível

afinar visualmente a posição das partes. O aluno deverá acertar os mecanismos para a posição de



aberto e premir o botão Apply de forma a criar a pose “Aberta”. Em seguida deverá movimentar

as “caixas” para a posição de fechado e, mudando o nome no campo “Pose Name” para

“Fechada”, deverá efetuar novamente o Apply finalizando a criação de nova pose. Refira-se

ainda que é possível criar poses intermédias. Pode em seguida fechar a janela, ficando a janela

com o aspecto apresentado na Figura 15.

Figura 15 Aspecto global do mecanismo com as poses criadas

Para finalizar a programação do mecanismo, terão que ser definidos os tempos de transição entre

as várias posições possíveis. Prime-se então o botão “Set Transition Times”, o que irá provocar o

aparecimento de uma nova janela em forma de tabela / matriz (ver Figura 16). Aí programam-se

os tempos (em segundos) que são necessários para a garra se deslocar entre as diferentes

posições. Neste caso, definiu-se que o tempo de abertura da garra é de 2 seg. e o tempo para esta

fechar é de 1 seg. (ver Figura 17).

Após este último passo, a ferramenta encontra-se completamente modelada e pode-se fechar a

janela Create Mechanism, pressionando o botão Close que se encontra na parte inferior desta

janela e respondendo afirmativamente na caixa de texto que surge.



Figura 16 Tabela / matriz para definição de tempos de transição entre poses

Figura 17 Tabela / matriz com a definição dos tempos de transição entre poses



Para comprovar que a ferramenta se encontra corretamente modelada, pode-se verificar se o

movimento entre as diferentes poses corresponde ao movimento que se verifica no mecanismo

real.

Para efetuar este teste (testar as poses criadas), deve-se selecionar a ferramenta que foi modelada

na aba Layout (que se encontra do lado esquerdo da janela do ABB RobotStudio), como se

mostra na Figura 18. Depois disto, deve-se selecionar o comando Move to Pose, que se encontra

na aba Modify (ver Figura 19). Selecionado a opção Fechada (Figura 20), será possível ver o

movimento da garra enquanto esta se fecha. É possível comprovar que o tempo necessário para a

garra abrir é superior ao tempo necessário para esta fechar, tal como especificado aquando da

definição do Transition Time.

Figura 18 Seleção da ferramenta que se pretende testar na aba Layout



Figura 19 Comando Move to Pose, que se encontra na aba Modify

Figura 20 Teste da pose Fechada

Por último, a ferramenta criada deve ser gravada para poder ser utilizada mais tarde numa

qualquer estação que seja desenvolvida. A melhor opção, neste caso, é gravar esta ferramenta



como uma biblioteca. Um componente do tipo biblioteca é um objeto RobotStudio que foi

guardado separadamente. Normalmente, a edição dos componentes de uma biblioteca encontra-

se bloqueada.

Para este efeito, pode-se selecionar o comando Save as Library, que se encontra na aba Modify

(como se pode ver Figura 20), ou selecionar com o botão direito do rato a ferramenta que foi

modelada na aba Layout (que se encontra do lado esquerdo da janela do ABB RobotStudio),

como se mostra na Figura 18, e nas opções que surgem escolher Save as Library (ver Figura 21).

Figura 21 Gravação de mecanismo como biblioteca

Desta forma é possível importar o mecanismo (neste caso do tipo ferramenta) para a estação de

trabalho onde se encontra o robô. Naturalmente, ficam disponíveis também as movimentações da

ferramenta através das respectivas poses.

Quando importada a ferramenta não será ligada (relacionada) ao robô. Assim, para que a

ferramenta possa mover-se de forma sincronizada com o robô, torna-se necessário anexá-la ao

robô (ou seja, efetuar o attach da ferramenta ao robô).

Sugere-se ao aluno que abra a estação sobre a qual trabalhou na passada semana e importe a

biblioteca desta ferramenta, fazendo posteriormente o seu attach à extremidade do robô. Depois



pode experimentar deslocar o conjunto robô+ferramenta para os targets que já haviam sido

criados e, eventualmente, deslocar o conjunto robô+ferramenta ao longo dos paths definidos.

Após a leitura (e realização) deste guião, o aluno deverá ficar dotado com os seguintes

conhecimentos:

Distinguir entre links e joints e para que servem;

Qual a finalidade da Tool data;

Saber o que são as poses;

Saber definir os tempos de transição (e as diferenças entre tempo de abertura e fecho).

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, 2013.

[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

guião do trabalho laboratorial nº 5 criação de um ...ave.dee.isep.ipp.pt/~lbf/labf520/aulas...

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