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domingo, 19 de marzo de 2017

Programación y simulación de robots

    En función del modo empleado para indicar al robot la secuencia de operaciones que debe realizar hay dos métodos de programación: programación por aprendizaje y programación textual. la programación por aprendizaje también se conoce con el nombre de gestual.

Programación por aprendizaje: este método es el que más se empleó en los primeros tiempos de la robótica. en este tipo de programación el programador mueve el brazo del robot a lo largo de la trayectoria deseada y graba los puntos y configuraciones en el controlador del robot; posteriormente el robot podrá repetir cíclicamente el programa grabado. el método es fácil de aprender y necesita poca memoria para almacenar la información. por el contrario, el robot y su entorno no pueden usarse en producción durante su programación y hay dificultades para realizar programas complejos. el aprendizaje puede ser activo o pasivo:

• Aprendizaje activo. el programador mueve el brazo del robot con el propio sistema de accionamiento del robot, a través de la maleta de programación. también se pueden introducir en el programa otras variables y funciones como: velocidades de ejecución, estado de sensores, modificaciones de puntos de programa, etc.

• Aprendizaje pasivo. el programador mueve manualmente el brazo-robot y se memorizan las trayectorias que después repetirá el robot. normalmente empleado en aplicaciones de pintura y en algunas de soldadura.

Programación textual: en la programación textual, mediante un lenguaje de alto nivel, se editan fuera de línea una serie de instrucciones que indican las acciones que debe realizar el robot. esta forma de programación es similar a la realizada en las máquinas de control numérico (cnc). la información sobre dónde están los puntos a los que debe ir se le proporciona mediante las coordenadas cartesianas X, y, Z y la orientación de la herramienta con tres ángulos (A, B, c en KuKA o W, p, r en FAnuc) y mediante un computador externo o el sistema de control en línea. el control calcula las trayectorias que debe seguir la muñeca o la herramienta, en función de las coordenadas de los puntos programados. su ventaja es que la programación puede hacerse sin que el robot deje de trabajar y el inconveniente es que al no realizarse directamente sobre la instalación, es probable que se tenga que “depurar“ para corregir pequeñas desviaciones.

    Usualmente la elección entre programación por aprendizaje y programación textual está asociada a cada tipo de aplicación. Así, una aplicación de pintura debe realizarse con un robot cuya programación se efectúe fundamentalmente mediante aprendizaje, es decir un sistema en el que la unidad de control memoriza automáticamente el camino por el que se desplaza el extremo del robot durante la etapa de programación. por el contrario, en un robot destinado a tareas de paletizado puede ser interesante la programación textual. los fabricantes principales tienen sus propios lenguajes de programación que suelen tener muchas similaridades entre sí. no se ha conseguido una estandarización de lenguajes y por ahora se utilizan lenguajes propietarios como: el rApid de ABB, VAl ii y VAl iii de uniMAtion, KArel de FAnuc, V+ de Adept y stAuBli.

       En ambos casos los puntos son nominados en el programa y los valores de sus coordenadas pueden ser introducidos directamente o desplazando el robot hasta los puntos y guardando en memoria las coordenadas alcanzadas.

    Actualmente, la simulación virtual de instalaciones robotizadas es una realidad que se está imponiendo debido a las ventajas que supone el comprobar el funcionamiento de una instalación antes de su programación. en este sentido, las grandes industrias del automóvil exigen modelos de simulación incluidos en las ofertas de ingeniería de los integradores.

   Hay varios programas comerciales para realizar el diseño y la simulación de células como robcad, robotstudio, igrip, Workcell, delmia, etc. o específicos de una marca como el conjunto de los V_cAt, V_trAisig y V_isuAl de staubli, KArel de FAnuc, etc. en muchos casos incluyen directamente librerías de modelos de robots comerciales con sus características técnicas y dimensionales totalmente configuradas.

    Para realizar la simulación de una instalación de este tipo, primero se diseña la célula en 3d con programas específicos o generales de cAd o bien se insertan los modelos 3d de robots desde librerías. en esta fase de modelado del entorno se definen las características cinemáticas y dinámicas de los robots y de otros elementos móviles de la instalación. en la segunda fase se determinan las trayectorias, movimientos, velocidades y secuencias. en la tercera fase se realiza la simulación de todos los movimientos; en esta etapa se comprueban las posibilidades de la instalación y se corrigen errores. Algunas aplicaciones detectan las interferencias y se optimizan el diseño, los utillajes y los tiempos de ciclo.

     Estos paquetes de simulación pueden generar el programa de robot en un lenguaje neutro. una vez que se ha optimizado el sistema virtual y se ha comprobado su correcto funcionamiento, se genera un programa off-line y por medio de postprocesadores se convierte al lenguaje de los robots que se van a utilizar. como puede haber diferencias geométricas entre la realidad y el programa generado, será preciso realizar algunos ajustes y la calibración del robot, para introducir las compensaciones necesarias de tal modo que coincidan las posiciones teóricas y reales. en el caso de los paquetes propietarios no es necesario realizar el postprocesado ya que generan el programa en el lenguaje específico de la marca.

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