ELE610 Prosjekter i robotteknikk, vår 2018.

Transkript

1 Stavanger, 14. desember 2017 Det teknisknaturvitenskapelige fakultet ELE610 Prosjekter i robotteknikk, vår RobotStudio-del, oppgave 3. For denne tredje RobotStudio oppgaven skal dere etter hvert kjøre programmet på en av de virkelige ABB robotene. Dere skal bli bedre kjent med programmeringsspråket RAPID, blant annet lære å bruke digital I/O. Dere bør nå bli fortrolige med den (omfattende) dokumentasjonen som er inkludert i Robot- Studio, bruk Help aktivt. Før der gjør oppgavene på laboratorium E459 skal dere lese Laboratorieinstruks, den er laget som en test på fagets side på canvas. Godkjenning foregår ved at dere viser simulering til slutt, og leverer rapport med RAPID-kode på canvas, det er ingenting annet som trenger å være med i rapporten. 3 Flytte klosser med Norbert For oversikten sin del er også denne oppgaven delt opp i flere punkt. 3.1 Åpne pack-and-go fil Pack-and-go-fil, UiS E459 jun17.rspag, fra forrige øving kan brukes som utgangspunkt her også, åpne denne i RobotStudio. Når du i dialogvindu skal angi Target folder, sett hake i boksen for Unpack to solution, og lagre under../solutions/lab3. Under Home-fana viser stasjonen i hovedbildet med roboten. Til venstre for hovedbildet har en Layout-fana som viser de delene som inngår i stasjonen. Her er de fleste delene som er i oppsettet på laboratorium E459. Begge robotene, bord langs vindu, transportbånd, og bord framfor roboter er med. Nå er det imidlertid bare Norbert en skal bruke, og en kan rydde i modellen ved Karl Skretting, Institutt for data- og elektroteknikk (IDE), Universitetet i Stavanger (UiS), 4036 Stavanger. Sentralbord Direkte E-post: karl.skretting@uis.no.

2 å fjerne Rudolf og de andre tingene en ikke skal bruke her (vindusbord og transportbånd). RAPID-koden for Norbert i Pack-and-go-fil, UiS E459 jun17.rspag, er delt i flere moduler. Den viktigste er: MODULE E459GriperTest! Module for testing av griper på Norbert, KS september 2015! wobj defineres med koordinater relativt til roboten. Her er origo midt på bordoverflaten TASK PERS wobjdata wobjbordn:=[false,true,"", [[150,-500,8],[ ,0,0, ]],[[0,0,0],[1,0,0,0]]];! punkt defineres i det koordinatsystemet (wobj) der de brukes CONST robtarget Target_12:=[[0,0,150],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; CONST robtarget Target_10:=[[0,0,100],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; CONST robtarget Target_30:=[[0,100,300],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; CONST robtarget Target_22:=[[0,200,150],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; CONST robtarget Target_20:=[[0,200,100],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; CONST robtarget Target_Origo:=[[0,0,0],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; CONST robtarget Target_K1:=[[0,-200,0],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; CONST robtarget Target_K2:=[[200,0,0],[0,1,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]; PROC main()! Path_10;! InitKloss; FlyttKloss; PROC Path_10() MoveL Target_12,v200,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Target_10,v50,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN; LukkGriper(TRUE); MoveL Target_12,v50,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Target_30,v200,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Target_22,v200,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Target_20,v50,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN; LukkGriper(FALSE); MoveL Target_22,v50,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Target_30,v200,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN;! funksjon brukes på den virkelige roboten for å gi plassering for første kloss! Kjør gjerne stegvis og når griperen er åpen og i riktig posisjon kan kloss 1 plasseres PROC InitKloss() LukkGriper(FALSE);! sjekker at giper blir åpnet (er åpen) MoveL Offs(Target_K1, 0, 0, 50),v200,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Offs(Target_K1, 0, 0, 15),v10,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN;! plasser kloss 1 nå MoveL Offs(Target_K1, 0, 0, 200),v200,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; PROC FlyttKloss() GripKloss(Target_K1); SlippKloss(Target_K2);! flytter til over origo og venter litt MoveJ Offs(Target_Origo, 0, 0, 300),v500,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN; WaitTime 2.0; GripKloss(Target_K2); SlippKloss(Target_K1);! flytter til over origo og er ferdig MoveJ Offs(Target_Origo, 0, 0, 300),v500,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN; WaitTime 2.0; PROC GripKloss(robtarget pos) MoveJ Offs(pos, 0, 0, 200),v500,z50,tGriper\WObj:=wobjBordN; 2

3 MoveJ Offs(pos, 0, 0, 50),v200,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Offs(pos, 0, 0, 10),v50,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN; LukkGriper(TRUE); MoveL Offs(pos, 0, 0, 50),v50,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveJ Offs(pos, 0, 0, 200),v200,z50,tGriper\WObj:=wobjBordN; PROC SlippKloss(robtarget pos) MoveJ Offs(pos, 0, 0, 200),v500,z50,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveJ Offs(pos, 0, 0, 50),v200,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveL Offs(pos, 0, 0, 10),v50,fine,tGriper\WObj:=wobjBordN; LukkGriper(FALSE); MoveL Offs(pos, 0, 0, 50),v50,z10,tGriper\WObj:=wobjBordN; MoveJ Offs(pos, 0, 0, 200),v200,z50,tGriper\WObj:=wobjBordN; ENDMODULE Funksjonen LukkGriper() er i en annen modul. Denne må være i to ulike varianter, en som gjelder for simulering og en annen som må brukes i virkeligheten (på fysisk robot). Her er det valg å lage en modul for simulering og denne kan så byttes med en annen modul når system skal kjøres på E459. I pack-and-go fila er den simulerte griperen definert ved MODULE GriperSim! Modul for griperverktøy i simulert robot, KS: ! (Virtual Controller Norbert i RobotStudio)! Har samme tooldata (tgriper) og funksjoner (InitGriper, LukkGriper)! som modul Griper! I stasjonen (Home-fane), etter import av tilhørende bibliotek, brukes navnene:! SC_Gripper, tgripper og tgripper_1 for komponent, verktøy og frame henholdsvis. PERS tooldata tgriper:=[true,[[0,0,114.25],[1,0,0,0]], [1,[ , , ],[1,0,0,0],0,0,0]]; PROC InitGriper() WaitTime 0.1; PROC LukkGriper(bool state) WaitTime 0.2; IF state=true THEN SetDO doclose, 1; SetDO doopen, 0; ELSEIF state=false THEN SetDO doclose, 0; SetDO doopen, 1; ENDIF WaitTime 1.2; ENDMODULE 3.2 Se på stasjonen en har åpnet Stasjonen inneholder en kloss Kloss1. Den kan flyttes med griperen, kjør simulering og se hvordan det virker. Selve griperen er definert som en smart component og har fått navn SC Gripper. Hvordan en lager et slikt verktøy skal vi ikke se så mye på i dette kurset, vi skal bare bruke (og kanskje forstå) 3

4 det som alt er gjort klart. Høyreklikk på Kloss1 og se at den ikke er knyttet til noen del, en kan velge Attach to. Kjør simulering og stopp når griperen holder klossen, nå kan en se at den er knyttet til Links L1 ved å utvide layout-treet for griperen. Når en klosse er knyttet til griperen så følger den med griperen når griperen beveger seg, og hvorvidt klossen knyttes til eller løses fra griperen styres av griperen selv. Kjør så simulering ferdig, til klossen er lagt tilbake igjen og sluppet. Griperen i RobotStudio (smartkomponenten) og den fysiske griperen montert på Norbert kan åpnes og lukkes ved å aktivere digitale I/O signaler på roboten (eller den virtuelle kontrolleren). Navn for digitale utganger viser under Controller-fana, velg Configuration Editor og I/O System. Her kan en velge hvilke Type en skal vise, velg Signal her og en får opp ei lang liste med signal. Signalene doclose og doopen (og diclosed) brukes av smartkomponenten SC Gripper og av RAPID program for at giperen i simulatoren skal virke. Tilsvarende finnes en annen liste med I/O signaler for den faktiske roboten, Norbert, og det er rimeligvis disse som da må brukes for at den fysiske griperen skal virke. Når en ser i programmet under RAPID ser en at det er delt i to moduler. Modulen E459GriperTest er programmet som bruker griperen og spesifiserer det en ønsker gjort, denne modulen skal kunne brukes uendret for virkelig robot. Modulen GriperSim inneholder tooldata objektet for griperen og en funksjon for å lukke (eller åpne) griperen. Her brukes de digitale I/O-signalene nevnt i forrge avsnitt. Tilsvarende funksjonen for den virkelige roboten, som bruker andre I/O-signaler, er kommentert ut nå. Dere ser nå at klossen ligger i posisjon (0,-200) i xy-koordinater for (midt på) bordet. I programmet nå flyttes klosset til (200,0) og så tilbake igjen. Endre programmet slik at klossen flyttes til (0,200) og tilbake igjen. 3.3 Flytte klossen mellom ulike posisjoner. Nå defineres fem ulike posisjoner på bordet, for eksempel (0,-200), (200,0), (0,200), (-200,200) og (200,200). Dere skal nå lage et program som flytter klossen til en av disse fem posisjonene, hvilken posisjon en skal legge klossen i velges med knapp på virtuell FlexPendant. Når klossen er plassert i ønsket posisjon går roboten tilbake til en posisjon over miden av bordet og venter på instruks på hvor klossen skal plasseres neste gang. Programmet må holde rede på hvilken posisjon klossen er i til enhver tid. Vis at simulering virker til faglærer. 4

5 3.4 Flere klosser Først skal vi lage flere klosser slik at en totalt har 5 klosser. I Modeling-fana velg Solid og Cylinder. Gi verdiene som stemmer med virkeligheten, 30 mm høyde og diameter 50 mm. Under Home-fana gis den nye klossen navn, farge endres, og vi sjekker plassering, det kan være at den kommer på gulvet altså i origo i verdenkoordinater. Endre plassering til å være på bordet et passende sted. Dette kan gjøres på mange måter, prøv dere gjerne litt fram. En måte er å høyreklikke på klossen under Layout under Home-fana. Velg så Position Place og Frame og velg wobjbordn og trykk Apply og Close. Merk for at dette skal virke etter hensikten så må wobjbordn være definert riktig, det er det ikke her i utgangspunktet. Translasjon er satt i oframe i stedet for uframe, i lab 2 punkt 2 så vi ikke noen forskjell på om det er det ene eller det andre, men nå vil det ha betydning. En bør bytte oframe og uframe delene i definisjonen av wobjbordn i RAPID koden, og så lagre og synkronisere. Da skal det over virke etter hensikten. Deretter høyreklikk igjen på klossen, velg Set Position og bruke Local som referanse og gi en forflyttning i x og y aksen. Avslutt med Apply og Close. Endre også farge på klossen. Plasser de fem klossene i fem ulike posisjoner på bordet, for eksempel (0,-200), (200,0), (0,200), (-200,200) og (200,200). Nå kan programmet endres slik at de nå tar en av de fem klossene og flytter til origo (0,0), venter litt, og så flytter den tilbake igjen. Hvilken kloss som skal flyttes att og fram velges med FlexPendanten. Vis at simulering virker til faglærer. 3.5 Funksjon som flytter en kloss Nå skal dere lage en funksjon flytter kloss fra (robtarget) p1 til p2, og der det er n1 klosser under klossen i p1 og n2 klosser under klossen i p2. La funksjonen gå raskt til et punkt en klosse over klossen som skal plukkes opp, deretter litt langsommere ned, gripe klossen og langsom litt opp. Flytt så raskt til et punkt en klosse over der klossen skal settes, og langsomt ned, slipp klossen og gå langsom litt opp igjen. Dere skal også lage en (liten) funksjon som flytter en hel stabel fra en posisjon (på bordet) til en annen. Et argument angir hvor mange klosser som er i stabelen. Funksjonen er da definert med PROC flyttstabel(robtarget pfra, robtarget ptil, num ant) Denne funksjonen kaller gjerne opp flyttkloss funksjonen. Lag stasjonen slik at tre klosser initielt er i en stabel i en av de faste posisjonene. I hovedprogrammet flytter dere så denne stabelen med klosser til en tom posisjon, og så flytter dere stabelen tilbake igjen. 5

6 3.6 Enda en funksjon for flytting av klosser Nå skal dere lage en funksjon som snur rekkefølgen av klossene i en stabel uten å endre posisjon for stabelen. Definer gjerne denne funksjonen som PROC snustabel(robtarget pfra, num ant) der ant er antall klosser i stabelen. Lag stasjonen slik at tre, fire eller fem klosser initielt er i en stabel i en av de faste posisjonene. I hovedprogrammet brukes de tomme posisjonene til å midlertidig plassere klossene i, og så flytter dere stabelen tilbake igjen i omvendt rekkefølge. Sjekk at det virker og avslutt denne delen med å lagre program. Programmodulen skal tas med i rapporten. 3.7 Fleksibelt grensesnitt for flytting av klosser Nå skal det være definert 6-9 faste posisjoner på bordet, disse bør lagres i et array av robtarget. En må også ha et array av num som hele tiden viser hvor mange klosser det er i hver posisjon og en trenger gjerne også noen andre globale variabler. For eksempel bør hastighet til robotbevegelser enkelt kunne justeres, gjerne ved at en har definert en rask hastighet og en eller to mer langsomme hastigheter, raske bevegelser brukes når en er på trygg avstand fra klossene og de langsomme bevegelsen nær klossene. Hovedprogrammet main kaller nå en meny som vises på FlexPendanten. Hovedmenyen er knapper på FlexPendanten som leses med TPReadFK. En kan bruke TPWrite for å skrive melding og TPReadNum for å lese inn et tall. Når et menypunkt er utført så vises menyen igjen, unntatt for valg avslutte. Fra denne menyen skal en ha følgende valg Flytt kloss fra posisjon til posisjon. Posisjoner kan gis inn som tall. Hvis fra posisjon ikke har noen klosser viser en en tekst som sier dette. Hvis fra posisjon har en kloss så flyttes denne til ny posisjon, og legges over eventuelle klosser som er der. Hvis posisjon har flere klosser så kan en spørre hvor mange klosser som skal flyttes, eller flytte øverste eller alle. Snu posisjon. Posisjon kan gis inn som tall. Noen av de andre posisjonene brukes som mellomlager for klosser. Samle alle til posisjon. Posisjon kan gis inn som tall. Spre alle fra posisjon. Posisjon kan gis inn som tall. Klosser fra angitt posisjon flyttes til andre (tomme) posisjoner. Avslutt. 6

7 Lag stasjonen slik at fem klosser initielt er i en stabel i en av de faste posisjonene. Eventuelt kan en ha en initialisering i programme som spør hvor klossene er. Sjekk at det virker og avslutt denne delen med å lagre program. Programmodulen skal tas med i rapporten. 3.8 Flytte klosser med Norbert Nå skal programmet fra forrige punkt testes på Norbert. Dere kobler dere til Norbert tilsvarende som en koblet seg på Rudolf i forrige oppgave, Norbert har adresse Før det kjøres må wobjbord bli riktig satt. En må deretter få riktig plassert den ene posisjonen der klossene skal være initielt. En kan da ha en initialisiering som går til posisjonen og er klar til å gripe øverste kloss, griperen er åpen, og så stopper programmet. Da kan en legge de fem klossene under griperen og samtidig sjekke at høyde er riktig. Merk at ikke alle posisjoner på bordet nødvendigvis kan nås med griperen. Når en nå kjører programmet i virkeligheten vil en oppdage at det er flere ting som kan gå galt og som en i ei god løsning bør ta hensyn til. Det mest opplagte er gjerne at fysiske gjenstander (bord) faktisk stopper roboten, og at virkeligheten krever større presisjon enn modellen i RobotStudio. En ser også at stablene med klosser ikke kan plasseres for nær hverandre, spesielt luftslangene for griperen kan komme borti der de ikke skulle. Til slutt skal programmet kjøres, og når Norbert flytter klosser uten problemer er oppgaven løst. Programmodulen som Norbert faktisk kjører, skal tas med i rapporten. Den virkelige griperen kan defineres i RAPID som MODULE Griper! Modul for griperverktøy i virkelig robot Norbert på E459, KS: ! Har samme tooldata (tgriper) og funksjoner (InitGriper, LukkGriper) som modul GriperSim PERS tooldata tgriper:=[true,[[0,0,114.25],[1,0,0,0]], [1,[ , , ],[1,0,0,0],0,0,0]];! Med å sette (og holde) trykk på innside av stempel i sylinder så kan! stempelet styres ved kun å sette trykk på utsida av eller på fordi! utsida har større areal enn innsida (der stempelstanga tar en del av arealet). PROC InitGriper() WaitTime 0.1; setdo dogripclose, 1; PROC LukkGriper(bool state) WaitTime 0.1; IF state=true THEN setdo dogripopen, 0; ELSEIF state=false THEN setdo dogripopen, 1; ENDIF WaitTime 0.3; ENDMODULE 7