275 - Pomiary Automatyka Robotyka

NAUKA
dr inĪ. Daniel Reclik, dr hab. inĪ. Gabriel Kost, prof. Pol. ĝl
Instytut Automatyzacji Procesów Technologicznych
i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania
Wydziaáu Mechanicznego Technologicznego
Politechniki ĝląskiej w Gliwicach
INTEGRACJA DANYCH PLANERA TRAJEKTORII BEZKOLIZYJNYCH
ROBOTA Z SYSTEMEM EMPOWER ROBCAD
Brak dostĊpnoĞci na rynku oprogramowania pozwalającego na automatyczne
generowanie trajektorii ruchu robotów przemysáowych spowodowaá rozpoczĊcie
w Instytucie Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów
Wytwarzania prac nad utworzeniem takiego systemu. Pierwsza postaü algorytmu
planowania ruchu robotów zostaáa opracowana w 2008 roku. Powstaáa wówczas
aplikacja PLANER, która byáa praktyczną implementacją opracowanej metody.
Początkowo aplikacja PLANER pozwalaáa na eksportowanie programów roboczych
jedynie do aplikacji FANUC ROBOGUIDE. Rozwiązanie to pozwoliáo na
przetestowanie metody, jednakĪe ograniczaáo moĪliwoĞci stosowania jedynie do
robotów FANUC. Przeprowadzone testy, a takĪe rozpoznanie rynku aplikacji
programowania robotów off-line pokazaáy, Īe utworzony system wspomagający pracĊ
programistów moĪe znaleĨü bardzo szerokie spektrum odbiorców, jednakĪe
uwarunkowane jest to rozszerzeniem liczby wspóápracujących systemów off-line.
W pracy omówiono nowy moduá aplikacji PLANER, dziĊki któremu moĪliwe staáo siĊ
eksportowanie programów roboczych do manipulatorów innych firm niĪ FANUC,
poprzez zastosowanie uniwersalnego systemu programowania off-line jakim jest
eMPower RobCAD. W niniejszej publikacji opisany zostaá sposób realizacji wymiany
danych programowych pomiĊdzy aplikacją PLANER i eMPower RobCAD, jak równieĪ
sposób dalszego ich wykorzystania w programie roboczym dowolnego manipulatora.
DATA EXCHANGE INTEGRATION BETWEEN THE COLLISION FREE ROBOTS’
MOVEMENT PLANNING SOFTWARE AND THE EMPOWER ROBCAD SYSTEM
Lack of availability of the software which allows on automatically generating the robot
motion trajectory caused that the scientists in the Institute of Engineering Processes
Automation and Integrated Manufacturing Systems have decided to work out this kind
of software. The first form of robot motion planning algorithm has been created in
2008. PLANER application, which was then created, has been a practical
implementation of worked out method. At first, the PLANER application has allowed on
export the working programs only to FANUC ROBOGUIDE software. This solution
allowed on testing the method, however, it limited it’s usage only for FANUC robots.
Carried out tests and robot off-line programming market identification show that the
created system could find wide range of recipients, however, it must be enlarge for
more number of cooperated off-line systems. In this paper the new module of PLANER
application has been described. This module allows on export of working programs to
others manipulators (not only for FANUC robots) by the use of eMPower RobCAD
universal off-line programming system. In this paper the data exchange method between
PLANER application and eMPower RobCAD software has been shown. The way of use
in working program any manipulator is also described.
2/2011 Pomiary Automatyka Robotyka
275
NAUKA
1. WPROWADZENIE
Wykorzystanie m oĪliwoĞci wspó áczesnych komputerów oraz odpowiedniego oprogram owania
wspomagającego programowanie robotów m etodami off-line pozwala na zwi Ċkszenie wydajno Ğci
pracy system u produkcyjnego. Dzieje si
Ċ tak dlatego, poniewa
Ī dzi Ċki zastosowaniu
komputerowego wspomagania procesu przygotowania program
ów roboczych, w tym tak Īe
sekwencji ruchu m anipulatorów (system y off-line), m oĪliwe jest przygotowanie nowej produkcji
bez zatrzymywania linii technologicznych, co pozwala maksymalizowaü wydajnoĞü urządzeĔ i tym
samym obni Īa cen Ċ ko Ĕcową wyrobu. Mo Īna zauwa Īyü, Īe w grupie Ğrodków wspom agających
prace z zakresu programowania off-line robotów przemysáowych szczególnie s áabo rozwiniĊty jest
obszar zagadnieĔ dotyczących planowania dróg bezkolizyjnych przejĞü robota pomiĊdzy obiektami
technologicznymi znajduj ącymi si Ċ w jego pr zestrzeni zadaniowej. Brak dost ĊpnoĞci na rynku
oprogramowania pozw alającego na autom atyczne generowanie trajektorii ruchu robotów
przemysáowych spowodowaá rozpoczĊcie w Instytucie Autom atyzacji Procesów Technologicznych
i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania prac nad utworzeniem takiego systemu. Pierwsza postaü
aplikacji PLANER powsta áa w 2008 roku. Od tam tej pory system PLANER by á ciągle rozwijany,
zarówno pod k ątem szybko Ğci dzia áania, jak i te Ī mo ĪliwoĞci in tegracji z istniejącymi systemam i
programowania robotów off-line. Pocz ątkowo istnia áa jed ynie m oĪliwoĞü eksportu danych do
systemu ROBOGUIDE firm y FANUC, co z punktu widzenia przeprowadzanych testów
poprawnoĞci dziaáania byáo wystarczające, jednakĪe w warunkach przemysáowych stanowiáo istotną
wadĊ systemu [8, 9, 11, 12, 13].
PoniewaĪ przeprowadzona seria testów dzia áania pokazaáa, Īe utworzony system moĪe w znaczący
sposób wype ániü luk Ċ na rynku oprogram owania wspom agającego technologiczne przygotowanie
produkcji dla system ów zrobotyzo wanych, autorzy postan owili ro zszerzyü mo ĪliwoĞci wym iany
danych na inne systemy programowania robotów off-line. Przeprowadzona analiza rynku pokaza áa,
Īe trudno by áoby dostosowa ü form at danych do systemów off-line wszystkich producentów
robotów posiadaj ących isto tny ud ziaá w rynku sprzeda Īy w Polsce. Dlatego te Ī podj Ċto p róbĊ
integracji aplikacji P LANER z oprogramowaniem eMPower RobCAD, gdy
Ī um oĪliwia
przygotowanie programu roboczego dla wiĊkszoĞci tych robotów [14, 15].
2. PODSTAWY MATEMATYCZNE APLIKACJI PLANER
Aplikacja PLANER byáa podstaw ą wielu publikacji, zarówno na konferencji Autom
ation
[8, 10 ,11], jak i na in nych konferencjach obejm ujących zakresem tem atycznym zagadnienia
programowania i eksploatacji rob otów, a tak Īe technologiczne przygotowanie produkcji
w systemach zrobotyzowanych, st ąd te Ī w niniejszej publikacji zosta áy przedstaw ione jedynie jej
gáówne zaáoĪenia. Gáówną ideą opracowanego algorytm u obliczeniowego system u PLANER by áo
generowanie kolejnych przekrojów przestrzennej sceny robota, co pozwala
áo na uproszczenie
obliczeĔ bezpieczn ej ĞcieĪki ruchu do zadania p áaskiego. Przyk áadowy rozk áad przekrojów sceny
pokazano na rys. 1.
Rys.1. Przykáadowy rozkáad przekrojów sceny
5\V5R]NĄDGSU]HNURMµZVFHQ\ZSU]\SDGNXSRMHG\QF]HJRRELHNWXRWRF]HQLDURERWDDSOLNDFMD
3/$1(5
276 Pomiary Automatyka Robotyka 2/2011
NAUKA
Wynikowe zbiory punktów podporowych s ą przetwarzane na graf mo Īliwych przej Ğü, którego
optymalizacja pozwala na wytypowanie danych podporowych interpolacji B-Spline [2, 5], dzi Ċki
czemu ko Ĕcowa posta ü trajekto rii zapewnia utrzym anie g áadkoĞci klasy C 2 [5]. G ĊstoĞü ro zkáadu
kolejnych przekrojów sceny uzale Īniona zostaáa od wielko Ğci przemieszczanego przedmiotu, który
na potrzeby zadan ia p lanowania ruchu aproksym owany jest za pom ocą opisanej na nim kuli.
Wprowadzana przez u Īytkownika warto Ğü Ğrednicy kuli opisanej na przedm
iocie stanowi
jednoczeĞnie wielko Ğü stref bezp ieczeĔstwa, p rzez co m a znacz ący wp áyw na przeprowadzan ą
analizĊ danego przekroju. Przekroje analizowane są me todą grafu widoczno Ğci ze wspom aganiem
algorytmem Floyda-Warshalla [12] od najwy
Īej po áoĪonych w kierunku p áaszczyzny sceny.
Zgodnie z przyj Ċtą me todą przestrzennego planowania ruchu robotów, aplikacja PLANER po
przeprowadzeniu analizy wszystkich przekrojów danej sceny generu je pokazany na rys. 2a graf
moĪliwych przej Ğü (su ma wyników analiz w szystkich przekrojów), który w dalszej cz ĊĞci jest
optymalizowany pod wzglĊdem minimalnej dáugoĞci ruchu (rys. 2b).
a)
b)
5\V*UDIPRľOLZ\FKSU]HMĝÉSU]HGLSRRSW\PDOL]DFML
Wynikowy zbiór punktów po
dporowych stanowi podstaw
B-Spline, której koĔcową postaü pokazano na rys. 3.
Ċ wykonywanej interpolacji
5\V:\QLNRZDĝFLHľNDUXFKXDSOLNDFMD3/$1(5
3
2/2011 Pomiary Automatyka Robotyka
277
NAUKA
3. PODSTAWY OBSàUGI SYSTEMU EMPOWER ROBCAD
eMPower RobCAD jest jednym z najstarszych systemów programowania robotów metodą off-line.
Pierwsze wersje RobCADa pracowaáy na stacjach roboczych w Ğrodowisku Unix. Obecnie, wraz ze
zwiĊkszeniem moĪliwoĞci graficznych komputerów PC, pojawiáy siĊ wersje przeznaczone do pracy
w Ğrodowisku W indows. RobCAD jest Ğrodowiskiem bardzo rozbudowanym i w odró Īnieniu od
innych, dedykowanych do konkretnych robotów, systemów off-line (np. ABB-Robot Studio,
FANUC ROBOGUIDE itp.), pozwala na generowanie program
ów roboczych dla wi ĊkszoĞci
wspóáczeĞnie stosowanych robotów przem ysáowych. W z wiązku z wieloletnim procesem rozwoju
systemu RobCAD, posiada on bardzo rozbudowany zestaw funkcji. Najwa
Īniejszymi z punktu
widzenia programowania robotów są moduáy:
x moduá Workcell,
x moduá Modeling,
x moduá Kinematics,
x narzĊdzie SOP (Sequence Of Operations).
Pierwszym etapem przygotowania program u roboczego w system ie RobCAD jest utworzenie
gniazda zrobotyzowanego. W tym celu nale Īy pos áuĪyü si Ċ m oduáem Workcell i przy u Īyciu
narzĊdzia Get Component um ieĞciü w gnie Ĩdzie w áaĞciwy typ robota. Na potrzeby niniejszej
publikacji autorzy postanowili zastosowaü robota KUKA KR150. Widok okna definicji typu robota
pokazano na rys. 4.
Rys. 4. Okno wyboru nowego robota w systemie eMPower RobCAD
Aby wstawiony robot móg á by ü program owany, konieczn e jest ustawienie ak tywnoĞci obiektu.
W tym celu nale Īy wykorzysta ü pole Active mech i wskaza ü wáaĞciwy obiekt. Po wykonaniu
wszystkich tych czynno Ğci m oĪliwe jest p rzystąpienie do program owania ruchów robota. Aby
przygotowaü program roboczy (sekwencje ruchów robota) w system ie eMPower RobCAD, nal eĪy
278 Pomiary Automatyka Robotyka 2/2011
NAUKA
posáuĪyü si Ċ narz Ċdziem Path Editor. Za pomoc ą edytora ĞcieĪek mo Īliwe jes t wprowadzenie
zestawu punktów (lokalizacji) robota, jak to pokazano na rys. 5.
Rys. 5. Wprowadzanie nowego punktu przyszáej ĞcieĪki ruchu za pomocą metody 3-punktowej
Mając wprowadzony zestaw punktów podporowych
ĞcieĪki ruchu, m oĪliwe jest po áączenie
wszystkich punktów w ĞcieĪkĊ ruchu, któr ą nast Ċpnie m oĪna przypisa ü do konkretnego robota
umieszczonego w gnieĨdzie (rys. 6).
Rys. 6. Nowa ĞcieĪka ruchu robota KUKA KR150 w programie RobCAD
Przygotowana ĞcieĪka m oĪe zosta ü przypisana do odpowiedniego zdarzenia m
oduáu
symulacyjnego, dzi Ċki czem u mo Īliwe jest sprawdzen ie zachowania robo ta, jak równie Ī
wygenerowanie stosown ego podprogram u roboczego (sek wencji ruch u) na konkretny typ uk áadu
sterowania. W arunkiem poprawno Ğci wygenerowanego kodu Ĩródáowego sekwencji ruchu jest
umieszczenie w katalo gu program u odpowied niej b iblioteki (po stprocesora t áumaczącego) dla
wybranego typu robota.
2/2011 Pomiary Automatyka Robotyka
279
NAUKA
4. AUTOMATYCZNE GENEROWANIE SEKWENCJI RUCHU
– INTEGRACJA Z ZEWNĉTRZNYM NARZĉDZIEM PLANOWANIA TRAJEKTORII
Jak zostaáo pokazane w pkt. 3, programowanie ruchu robota z uĪyciem systemu eMPower RobCAD
jest bardzo zbli Īone do innych system ów off-line istniej ących na rynku. G áównym zam iarem
autorów nie by áo jednak r Ċczne program owanie ruchu robotów, ale autom atyzacja tego procesu.
W tym celu postanowiono opracowa ü procedur Ċ generowania plików
ĞcieĪek ruchu przez
zewnĊtrzne narzĊdzia obliczeniowe w taki sposób, aby sk áadnia generowanych plików by áa zgodna
z formatem RobCAD (aby istniaáa moĪliwoĞü ich bezpoĞredniego wczytania do systemu eMPower).
W tym celu konieczn e by áo wykonanie zapisu pliku ĞcieĪki o znanych punktach podporowych,
a nastĊpnie dokonanie szczegóáowej analizy uzyskanego pliku (*.path).
Jak pokaza áy przeprowadzone badania, pliki zapisu ĞcieĪek ruchu z system u eMPower RobCAD
moĪna podzieliü na 3 gáówne czĊĞci [14]. NaleĪą do nich:
x nagáówek,
x wáaĞciwa czĊĞü programu roboczego z zapisem wspóárzĊdnych (lokalizacji),
x czĊĞü koĔcowa, która zawiera znaczniki koĔca ĞcieĪki i koĔca programu [14].
Aby m oĪliwe by áo opracowanie poprawnej procedury generowania pliku ĞcieĪek ruchu ( *.path)
konieczne o kazaáo si Ċ zweryfikowanie isto tnoĞci kolejnych param etrów pliku. A naliza ta by áa
konieczna, z racji uzysk ania informacji o sposo bie adaptowania pliku ĞcieĪki do warunków sceny
na etapie w czytywania pliku ( *.path). Wyniki przeprowadzonych bada Ĕ zestawiono na rys. 7. Po
lewej stronie przedstawiono plik
Ĩródáowy przed zaim portowaniem do Ğrodowiska eMPower
RobCAD, po prawej stronie plik po wykonaniu autom atycznej adaptacji do zainstalowanego w
gnieĨdzie robota KUKA KR150, zgodnie z przyj Ċtą pozycją i orien tacją robota (w tym przypadku
nie wystĊpuje odsuniĊcie punktu referencyjnego narzĊdzia wzglĊdem kiĞci – tcpf = 0, 0, 0, 0, 0, 0).
SKàADNIA NAGàÓWKA PLIKU *.path
prog_start no_name
robot_name no_name
tcpf 0.000000,0.000000,0.000000,0.000000,0.000000,0.000000
path_start no_name
prog_start sc4
robot_name kr150 _3
tcpf 0.000000,0.000000,0.000000,0.000000,0.000000,0.000000
path_start sc_4
SKàADNIA WàAĝCIWA PLIKU *.path
color 0
display 0
wp_start lo1
FXS_PATH_ATTACH_STR no_name
#ATTR COLLISION_CHECK 0
relative 1000.000000,200.000000,500.000000,180.000000,0.000000,180.000000
reltcpf 0,0,0,0,0,0
absolute 0,0,0,0,0,0
attach no_name
color 0
display 0
wp_start lo2
FXS_PATH_ATTACH_STR no_name
#ATTR COLLISION_CHECK 0
relative 1400.000000,200.000000,300.000000,180.000000,0.000000,180.000000
reltcpf 0,0,0,0,0,0
absolute 0,0,0,0,0,0
attach no_name
color 0
display 0
wp_start lo3
FXS_PATH_ATTACH_STR no_name
#ATTR COLLISION_CHECK 0
relative 1600.000000,0.000000,800.000000,180.000000,0.000000,180.000000
reltcpf 0,0,0,0,0,0
absolute 0,0,0,0,0,0
attach no_name
color 7
display 1
wp_start lo1
FXS_PATH_ATTACH_STR sciezka
#ATTR COLLISION_CHECK 0
relative 1000.000000,200.000000,500.000000,180.000006,0.000000,180.000006
reltcpf 1410.000122,200.000000,-619.998901,0.000000,90.000003,0.000000
absolute 1000.000000,200.000000,500.000000,180.000006,0.000000,180.000006
attach sciezka
color 7
display 1
wp_start lo2
FXS_PATH_ATTACH_STR sciezka
#ATTR COLLISION_CHECK 0
relative 1400.000000,200.000000,300.000000,180.000006,0.000000,180.000006
reltcpf 1610.000122,200.000000,-219.998901,0.000000,90.000003,0.000000
absolute 1400.000000,200.000000,300.000000,180.000006,0.000000,180.000006
attach sciezka
color 7
display 1
wp_start lo3
FXS_PATH_ATTACH_STR sciezka
#ATTR COLLISION_CHECK 0
relative 1600.000000,0.000000,800.000000,180.000006,0.000000,180.000006
reltcpf 1110.000122,0.000000,-19.998901,0.000000,90.000003,0.000000
absolute 1600.000000,0.000000,800.000000,180.000006,0.000000,180.000006
attach sciezka
SKàADNIA KOēCA PLIKU *.path
path_end no_name
prog_end
path_end no_name
prog_end
Rys. 7. Skáadnia zapisu plików definicji ĞcieĪek ruchu w programie eMPower RobCAD
280 Pomiary Automatyka Robotyka 2/2011
NAUKA
Jak pokaza áy badania, proces eksportu danych z zewn Ċtrznego narz Ċdzia obliczen iowego (w tym
przypadku aplikacji P LANER) musi zapewni ü zapis sztywno zdefiniowanego nag áówka pliku,
sztywno okre Ğlonego znacznika ko Ĕca pliku, a tak Īe sekwencji zwi ązanej z definicją kolejnych
punktów podporowych zgodnie ze schematem pokazanym na rys. 8.
color 0
display 0
wp_start lo1
p
FXS_PATH_ATTACH_STR no_name
#ATTR COLLISION_CHECK 0
relative 1000.000 ,
,
reltcpf 0,0,0,0,0,0
absolute 0,0,0,0,0,0
attach no_name
,180.000000,0.000000,180.000000
Rys. 8. Cykl wprowadzania pojedynczej lokalizacji do pliku definiującego ĞcieĪkĊ
Podczas tw orzenia plik u Ĩródáowego definicji ĞcieĪki kolejne punkty podporowe (wspó árzĊdne
x, y, z) przyszáej trajektorii wstawiane s ą z dok áadnoĞcią 6 m iejsc po przecinku w pola oznaczone
kolorem Īóátym (rys. 8). W miejsce pola czerwonego (rys. 8) wstawian a jest n azwa pliku ĞcieĪki.
Aby kolejne punkty m ogáy tworzy ü ĞcieĪkĊ mu szą posiada ü unikatow ą nazw Ċ. W zwi ązku z tym
przyjĊto, Īe nazwy kolejnych punktów podporowych (lokalizacji) b
Ċdą tworzone poprzez
poáączenie dwóch áaĔcuchów tekstowych. W m iejsce spójnika wstawiany b Ċdzie natomiast kolejny
numer punktu podporowego przysz
áej trajektorii. Przyk áadowo zapis czwartego punktu
podporowego trajektorii o nazwie „TEST” bĊdzie nastĊpujący:
wp_start TESTp4
Po uruchomieniu procedury odczytu pliku *.path warto Ğci wspó árzĊdnych reltcpf oraz absolute
ulegają automatycznemu dopasowaniu do umieszczonego w gnieĨdzie robota, dziĊki czemu nie ma
potrzeby ka Īdorazowego przeliczania tych warto
Ğci. Aby zapewni ü pe áną kom patybilnoĞü
z utworzoną aplikacj ą PLANER konieczne by áo dostosowanie orie ntacji bazowej g áównych
ukáadów wspó árzĊdnych. Operacja ta zwi ązana by áa z ró Īnym przyj Ċciem po áoĪenia pocz ątku
globalnego uk áadu wspó árzĊdnych. Na rys. 9 pokazano zastosowan
ą tra nslacjĊ uk áadu
wspóárzĊdnych.
Rys. 9. Transformacja ukáadu wspóárzĊdnych: po lewej orientacja globalnego ukáadu wspóárzĊdnych systemu RobCAD,
po prawej przyjĊta orientacja w aplikacji PLANER
2/2011 Pomiary Automatyka Robotyka
281
NAUKA
System eM Power RobCAD pozwa la na dowolne przesuni Ċcia, obroty i odbicia (f unkcja Mirror)
wczytywanej ĞcieĪki ruchu, jednak Īe, jak juĪ wspomniano wczeĞniej, nadrzĊdnym celem autorów
byáo zap ewnienie ca ákowitej au tomatyzacji im portu danych. Zam ieniono zatem warto Ğci
wspóárzĊdnych wedáug zaleĪnoĞci:
­ X ROBCAD Y PLANER
°
®Y ROBCAD X PLANER
°Z
¯ ROBCAD Z PLANER
(4.1)
Wprowadzenie funkcji przeliczającej wynikowe punkty podporowe aplikacji PLANER na wáaĞciwe
poáoĪenie wzgl Ċdem sceny system u RobCAD pozwoli áo na bezpo Ğrednie im portowanie wyników
analizy, dzi Ċki czem u system RobCAD zosta á rozbudowany o moĪliwoĞü autom atycznego
generowania i optym alizacji bezkolizyjnych trajektorii ruchu robotów w opa
rciu o dane
geometryczne ich otoczenia technologicznego.
5. PRZYKàAD IMPORTU DANYCH Z APLIKACJI PLANER DO SYSTEMU
EMPOWER ROBCAD
Chcąc zobrazowaü korzyĞci, jakie daje zastoso wanie integracji wym iany danych mi Ċdzy aplikacją
PLANER a system em eMPower RobCAD przygotowano przyk áadowe gniazdo zrobotyzowane,
a nastĊpnie wykonano autom atyczne generowanie
trajektorii ruchu przy wykorzystaniu
mechanizmu planowania trajekto rii bezkolizyjnych zaim plementowanych w aplikacji PLANER.
Wynik obliczeĔ (PLANER) oraz zaimportowaną ĞcieĪkĊ ruchu (RobCAD) zestawiono na rys. 10.
Rys. 10. Wygenerowana przykáadowa trajektoria bezkolizyjna: a) aplikacja PLANER,
b) wynik importu danych do systemu eMPower RobCAD
Aby zobrazowa ü korzy Ğci, jakie uzyskuje si Ċ p oprzez zas tosowanie alg orytmicznej optym alizacji
wynikowych trajektorii ruchu, postanowiono wygenerowa ü przyk áadowy harmonogram pracy
gniazda, a n astĊpnie porównaü wyniki (czasy przem ieszczania robota) pomiĊdzy dwoma punktami
sceny po ĞcieĪce przygotowanej z wykorzystaniem aplikacj i PLANER, z wynikami uzyskanymi na
drodze r Ċcznej definicji program u r oboczego. Do tego celu wykorzystano m oĪliwoĞci narz Ċdzia
SOP. Porównywano czas potrzeb ny na wykonanie operacji nr 4
„podjazd_do _tok” (rys. 11).
Okazaáo si Ċ, Īe czas realizacji ruchu jes t zn acząco krótszy, w przypadku realizacji ĞcieĪek ru chu
pochodzących z aplik acji PLANER. Real izacja krótszych czasów prze jazdu pozwala na skró cenie
czasu cyklu ca áego gniazda i tym s amym zwi Ċkszenie efek tywnoĞci wykorzystania m aszyn. Czas
realizacji ru chu po wytyczonej w aplikacji PLANER bezkolizy jnej ĞcieĪce ruchu wynosi á 12,9 s.
Dla porównania czas tego sam ego ruchu po ĞcieĪce zad anej m anualnie w system ie RobCAD
wynosiá 13,8 s.
282 Pomiary Automatyka Robotyka 2/2011
NAUKA
Rys. 11. Zastosowanie wykresów Gannta przy porównywaniu czasu realizacji ruchu
Dodatkowe skrócenie czasu przem ieszczenia kiĞci robota moĪna uzyskaü, rezygnując z interpolacji
ruchu [14, 15]. Jest to jednak zabieg, który wi ąĪe siĊ z niebezpiecze Ĕstwem wystĊpowania kolizji,
zwáaszcza w przypadku niedostatecznie g Ċstego zdefiniowania ĞcieĪki. Je Īeli ĞcieĪka ruchu jest
zdefiniowana za pom ocą du Īej liczby punktów podporowych prawdopodobie Ĕstwo wyst ąpienia
kolizji znac ząco m aleje. Jak pokaza áy przeprowadzone testy, przy za áoĪeniu Ğredniej wielko Ğci
sceny (1500×1500 mm ), zdefiniowanie 200 punktów podporowych daje 100-procentow ą pewnoĞü
poprawnoĞci realizacji wytyczon ej trajekto rii. Niestety, bez kom
puterowego wspom agania
wytyczania punktów podporowych wprowadzenie 200 punktów przysz
áej ĞcieĪki jest bardzo
czasocháonne i raczej program
iĞci ograniczaj ą tĊ liczb Ċ poni Īej wyznaczonego poziomu
bezpieczeĔstwa, przez co wykonywany ruch wym
aga z astosowania przynajm niej in terpolacji
liniowej. Z mianĊ zachowania ki Ğci robo ta po dczas ruchu przy ró Īnych typach interpo lacji dla
przykáadu z rys. 10 przedstawiono na rys. 12.
Rys. 12. ĝcieĪka wykonana w trzech róĪnych konfiguracjach:1 – ruch z interpolacją liniową (kolor zielony),
2 – ruch z interpolacją koáową (kolor Īóáty) 3 – ruch z punktu do punktu (kolor czerwony)
6. PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Uzyskane wyniki importowania bezkolizyjnych trajek torii ruchu z ap likacji PLANER pokazaáy, Īe
przyjĊte roz wiązanie p ozwala w znacz ący sposób usprawni ü proces programowania robotów
w systemie eMPower RobCAD. Mo ĪliwoĞci, jakie nies ie za sob ą mo ĪliwoĞü rezygnacji ze
stosowania ruchów interpolowanych, jak równie Ī znacząco krótsze czas y przejĞü robota pom iĊdzy
poszczególnymi punktam i sceny pozwalaj ą na stwierdzenie,
Īe zastosowanie zewn Ċtrznych
2/2011 Pomiary Automatyka Robotyka
283
NAUKA
narzĊdzi ob liczeniowych (w tym przypadku op racowanej aplikacji PLANER) pozwala nie ty lko
przyĞpieszyü proces przygotowania program u roboczego, ale tak Īe w sposób znacz ący poprawi ü
jego jakoĞü. ZwiĊkszenie zagĊszczenia punktów podporowych, wyg áadzenie i opty malizacja samej
ĞcieĪki ruchu, krótsze czasy realizacji wygenerowanych program ów to tylko niektóre zalety, jakie
uzyskano na skutek integracji aplikacji PL ANER z system em eMPower RobCAD. Dodatkow ą
i chyba najwaĪniejszą zalet ą jest skrócenie czasu cyk
lu lin ii produkcyjnej, a tym
sam ym
zwiĊkszenie wydajnoĞci zrobotyzowanego systemu produkcyjnego.
Dodatkowym atutem przem awiającym za s áusznoĞcią wyboru aplikacji eMPower RobCAD jest
zaimplementowany w niej m echanizm eksportu danych do wi ĊkszoĞci system ów program owania
robotów metodami off-line [14, 15].
Praca finansowana z grantu badawczo-rozwojowego nr PBR-6/RMT2/2010: Mechatroniczny
integrator procedur sterowania pojazdem przez osoby niepeánosprawne (decyzja MNiSzW
nr 0894/R/|T02/2010/10)
BIBLIOGRAFIA
1.
DulĊba I.: Metody i algorytm y planowania ruchu robotów m obilnych i m anipulacyjnych.
Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001.
2. Fortuna Z., Macukow B., W ąsowski J.: Metody num eryczne. Podr Ċczniki Ak ademickie.
Elektronika. Informatyka. Telekomunikacja. Wydawnictwa Naukowe PWN. Warszawa.
3. Jankowski B.: Programowanie w praktyce. Wydawnictwo MIKOM, Warszawa 1999.
4. Latombe J.-C.: Robot motion planning. Kluwer Academic Publishers. London. 1993.
5. Majchrzak E., Mochnacki B.: Me tody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne
i algorytmy. Wydawnictwo Politechniki ĝląskiej, Gliwice 2004.
6. Reclik D., Kost G.: The com parison of elastic band and B-Spline polynom
ials m ethods
in smoothing process of collision-less robot trajectory, Journal of Achievem ents in Materials
and Manufacturing Engineering, Volume 29, Issue 2, 2008.
7. Reclik D., Kost G.: The 2½D Al
gorithm in Robot W orkspace Analysis, 4 th Conference
Mechatronic System s and Materials 2008, MSM 2008, Acta Mechanica et A
utomatica,
Volume 2, No. 3, Biaáystok Technical University, 2008.
8. Reclik D., Kost G.: Zastosowanie m etody 2½D w planowaniu trajektorii robotów m
anipulacyjnych, Pom iary Autom atyka Robotyka, Nr 2/2008, W
ydanie specjalne z okazji
X Konferencji Naukowo Technicznej AUTOMATION 2008.Warszawa. 2008.
9. Reclik D., Kost G.: Dynam iczne planowanie trajektorii robotów m anipulacyjnych. Przegl ąd
mechaniczny Nr 1/08. s. 23í29.
10. Reclik D., Kost G.: A ration al B-Spline curv es in robot collision-free m ovement planning,
Journal of Autom ation, Mobile Robotics and Intell igent Systems, Volum e 2, No. 3, Industrial
Research Institute for Automation and Measurements PIAP, Warszawa 2008.
11. D. Reclik, G. Kost,
Zastosowanie grafiki 3D i bibliotek OpenGL do symulacji stanów
kolizyjnych robota, Pomiary Automatyka Robotyka, Nr 2/2010. PAR. Warszawa. 2010. + CD
12. K. Foit, G. Kost, D. Re clik, Automatyczne programowanie i wizualizacja 3D ruchów robota
Mitsubishi Movemaster RV-M1, Materiaáy Konferencyjne XI Krajowej Konferencji Robotyki,
2010.
13. G.Kost, D.Reclik, Planowanie bezkolizyjnej trajektorii robota manipulacyjnego w przestrzeni
zadaniowej, Wydawnictwo Politechniki ĝląskiej, Gliwice 2010.
14. http://www.robcad.de
15. http://www.plm .automation.siemens.com/en_us/products/tecnomatix
284 Pomiary Automatyka Robotyka 2/2011