Wprowadzenie do programu COSIROP Programowanie w języku MELFA BASIC IV 1. Wprowadzenie 1.1. Wstęp Współczesna robotyka w dużej mierze opiera się na współpracy z komputerami klasy PC, przemysłowymi i innymi. Wychodząca naprzeciw Informatyka dostarcza nowoczesnego oprogramowania, które ułatwiają obsługę robotów. Dodatkowo oprogramowanie, często jest tworzone na potrzeby konkretnej rodziny robotów. Powoduje to, iż obsługa staje się coraz bardziej intuicyjna i bazuje na wizualizacji. Programowanie robotów już nie opiera się jedynie na tekstowych komendach, lecz możliwe jest korzystanie z dużego wachlarza pomocnych opcji i narzędzi. Oprogramowanie czuwa nad odpowiednimi parametrami sprzętu i sygnalizuje tryb pracy oraz umożliwia szybkie usunięcie nieścisłości i naniesienie niezbędnych poprawek. 1.2. Wprowadzenie do programu COSIROP 1.2.1. Widok główny Domyślny widok główny programu COSIROP po założeniu lub otwarciu projektu składa się z pięciu okien (rys. 1.1), których położenie względem siebie oraz rozmiar można dowolnie edytować w prosty sposób przeciągając krawędzie danego okna. Niezwykle istotnym jest, aby podczas pracy z programem, użytkownik widział wszystkie okna, ponieważ każde z nich jest istotne dla efektywnej pracy. Dodatkowo najczęściej używane funkcje są dostępne jako skróty w postaci przycisków pod paskiem MENU programu. Rys. 1.1. Domyślny schemat okien w głównym widoku programu COSIROP
Okno wizualizacji Okno to, widoczne na rys. 1.2, pozwala na wizualizację bieżących ruchów robota. Jest to cenne narzędzie, również w przypadku pracy OFFLINE, czyli bez podłączonego robota. Do tworzenia elementów w 3D, czyli symulowania rzeczywistego otoczenia roboczego służy program COSIMIR, którego obsługa nie jest treścią tej instrukcji. Funkcjonalność okna wizualizacji w przypadku pracy jedynie z programem COSIROP ogranicza się do obserwacji możliwych ruchów manipulatora pod wybranym w MENU kątem, lub w innej dostosowanej do aktualnych potrzeb pozycji. Okno wizualizacji umożliwia również podgląd obszaru pracy manipulatora w postaci siatki okalającej układ współrzędnych, względem którego odbywa się programowanie ruchów. Narzędzie to jest o tyle istotne, iż pojęcie aktualnie używanego układu współrzędnych pozwoli na uniknięcie omyłkowych ruchów, zwiększenie precyzji pozycjonowania, a tym samym bardziej efektywną pracę. Dostępne, proste menu kontekstowe dostępne jest po kliknięciu prawym przyciskiem myszy na wizualizacji. Opcje dotyczące okna wizualizacji dostępne są również w MENU => VIEW głównego okna programu. Rys. 1.2. Okno wizualizacji Okno zarządzania RCI Explorer Okno zarządzania, przedstawione na rysunku 1.3, składa się z dwóch części. Pierwsza część ma strukturę drzewiastą i pozwala na wybór odpowiedniego modułu. Można tu taj wyróżnić zakładkę oznaczoną modelem robota (RV-2AJ), w której wszystkie elementy, dostępne dane i parametry są zapisane w pamięci robota oraz są możliwe od odczytu bądź edycji po uzyskaniu połączenia z robotem. Drugą główną zakładką jest Workplace, czyli elementy używane przez użytkownika: tworzone programy, listy pozycji oraz przydatne narzędzia. Elementy zakładki Workplace mogą być edytowane lub odczytywane OFFLINE, bez połączenia z robotem. Jako pomocną informację można uznać, iż wszystko co występuje w zakładce RV-2AJ jest zapisane w pamięci robota i jego dotyczy, a wszystko co występuje w zakładce Workplace jest dla użytkownika i jest zapisane na dysku twardym komputera. W prawej części okna zarządzania dostępne są szczegóły uprzednio zaznaczonej zakładki w lewej części. W celu uniknięcia wypadku, należy zachować szczególną ostrożność modyfikując parametry robota podczas jego pracy. Bardzo ważną funkcją jest podgląd parametrów pracy robota w czasie rzeczywistym dostępny w zakładce RV-2AJ => Monitors.
Rys. 1.3. Okno zarządzania robotem oraz miejscem roboczym Okno komunikatów Element ten stanowi swego rodzaju sprzężenia zwrotne od robota. W oknie tym program wyświetla odpowiedź robota na zadane mu polecenia, potwierdzenia wykonania bądź niewykonania jakiejś instrukcji oraz błędy w konfiguracji bądź w programie. Rys. 1.4. Okno komunikatów Okno kodu programu W tym oknie (rys. 1.5), domyślnie pustym po utworzeniu nowego projektu pisze się kod programu w języku MELFA BASIC IV. Istotną częścią jest numeracja każdej linii, domyślnie realizowana co 10. W opcjach możliwa jest zmiana na dowolny krok numeracji. Napisany program jest zapisywany ręcznie z rozszerzeniem.mb4 na dysku, i jest widoczny w oknie zarządzania w zakładce Workplace => Programs. Kliknięcie prawym przyciskiem myszy wewnątrz okna programu spowoduje wyświetlenie najczęściej używanych komend w używanym języku programowania.
Rys. 1.5. Okno kodu programu wykonawczego Okno listy pozycji Pozycje manipulatora uzyskane przy pomocy narzędzie JOG Operation zapisywane są z rozszerzeniem.pos w liście pozycji i są edytowalne. Program numeruje pozycje z przedrostkiem P i pokazuje wartości liczbowe pozycji każdego z przegubów. W celu usprawnienia poruszania się w liście pozycji, możliwe jest dodawanie komentarzy do każdego zapisu. Do numeru pozycji odwołuje się program sterujący napisany w oknie programu. Należy pamiętać, iż program sterujący oraz lista pozycji, do której się odnosi powinny być zapisane pod ta samą nazwą i w tym samym folderze. Zapisana lista pozycji jest, podobnie jak program widoczna pod zakładką Workplace => Programs okna zarządzania. Rys. 1.6. Okno listy wykorzystywanych pozycji chwytaka robota 1.2.2. Menu Menu główne programu COSIROP podzielone jest na kilka Podmenu, uporządkowane wg realizowanych funkcji. File (Plik) Menu FILE (rys. 1.7) odnosi się do nowych oraz zapisanych już plików programów, list pozycji, projektów oraz opcji wydruku. Istotnym elementem menu FILE jest Project Wizard, gdzie użytkownik na początku pracy z programem powinien stworzyć przy pomocy przyjaznego kreatora swój projekt. W kreatorze Project Wizard należy określić takie
elementy jak miejsce zapisania projektu, model robota (RV-2AJ), język programowania (MELFA BASIC IV) i inne domyślne. Rys. 1.7. Menu Plik - dostępne opcje Edit - Edytuj Oprócz znanych z innych programów funkcji Menu Edit (rys. 1.8) wyróżnić należy ostatnie trzy pozycje, które odnoszą się do porządkowania oraz re-numeracji komend w oknie programu. Funkcjonalność opcji RENUMBER docenić można przy dłuższych, modyfikowanych wielokrotnie programach, gdyż program sam nie aktualizuje numeracji linii. Dostępne narzędzie Command Tool Lista komend omówione jest w podpunkcie Narzędzia Rys. 1.8. Menu Edytuj - dostępne opcje View Widok Menu View (rys. 1.9) pozwala na dostosowanie wyglądu okien do wymagań użytkownika, ze szczególnym uwzględnieniem okna wizualizacji. Opcje pozwalają na dopasowanie kąta
widoku oraz jego jakości, ze względu na możliwości jednostki komputera PC, na której program COSIROP jest zainstalowany. Rys. 1.9. Menu Widok - dostępne opcje Execute (Wykonaj) Opcje dostępne w Menu Execute (rys. 1.10) pozwalają na dokonanie istotnych czynności we współpracy z robotem. Podstawową opcją jest inicjalizacja połączenia (Init Connection) oraz transfer danych do i z robota. Opcje tego menu pozwalają na dwukierunkowy transfer bieżącego programu oraz listy pozycji, dodatkowo możliwe jest poznanie aktualnych alarmów (Current Alarm) oraz ich kasowanie. Menu Execute umożliwia również otwarcie okna zarządzania (RCI Explorer) oraz zarządzanie bieżącym projektem (Project Management). Omówienie istotnej funkcji JOG Operation nastąpi w podrozdziale Narzędzia niniejszej instrukcji. Rys. 1.10. Menu Wykonaj - dostępne opcje Extra (Dodatki) Menu Extra (rys. 1.11) umożliwia swego rodzaju dokonanie czynności administracyjnych w funkcjonowaniu programu. Dostępne funkcje umożliwiają prezentację koordynat w oknie wizualizacji, ułatwiających zachowanie kontroli pracy w przestrzeni przez użytkownika, jak również kontrola wejść i wyjść kontrolera. Dodatkowe opcje (Settings) umożliwiają zmianę różnych stawień wg czytelnego porządku.
Rys. 1.11. Menu Dodatki - dostępne opcje Window (Okno) Menu Window (rys. 1.12) umożliwia podział ekranu pomiędzy otwarte okna oraz bieżący podgląd, które z nich są aktualnie otwarte, a niekoniecznie widoczne. Rys. 1.12. Menu Okno - dostępne opcje Help (pomoc) To Menu (rys. 1.13) pozwala na uzyskanie anglojęzycznej pomocy offline w oparciu o poszukiwanie hasłami lub kategoriami. Dostępne jest kilka możliwości poszukiwania niezbędnych informacji w zależności od preferencji użytkownika. Dodatkowo możliwe jest uzyskanie informacji o wersji i licencji używanego programu COSIROP. Rys. 1.13. Menu Pomoc - dostępne opcje Pasek skrótu wybranych funkcji w postaci ikon Pasek ten (rys. 1.14) ułatwia efektywne korzystanie z programu. Dzięki niektórym wyszczególnionym, często używanym funkcjom, użytkownik nie musi poszukiwać ich w Menu. W tablicy 1.1 zestawiono opis poszczególnych przycisków.
Rys. 1.14. Skrót dostępnych funkcji w postaci praktycznych przycisków Tablica 1. Opis funkcji paska skrótów 1.2.3. Narzędzia W programie COSIROP na szczególne wyróżnienie zasługują dwa narzędzia, które znacząco ułatwiają programowanie procesów wykonywanych przez robota. Można używać ich razem lub pojedynczo, jednak każdy użytkownik programu powinien je znać. Command Tool Narzędzie poleceń Jak wiadomo, program sterujący pisany w języku MELFA BASIC IV składa się z numerowanych linii, w których występują odpowiednie komendy wraz z parametrami uzupełniającymi. Narzędzie Command Tool (rys. 1.15) umożliwia realizację przez robot pojedynczych poleceń bez konieczności tworzenia programu i przesyłania go robota.
Funkcjonalność tego narzędzie rośnie, jeżeli weźmie się pod uwagę proces testowania i udoskonalania programu. W oknie Command tool komendy pogrupowane są w 9 kategoriach, co ułatwia odnalezienie aktualnie potrzebnej. Dodatkowo po wybraniu danej komendy użytkownikowi ukazuje się składnia, w jakiej należy ją zastosować. Narzędzie umożliwia przesłanie wybranej komendy do okna programu (->Editor) lub bezpośrednio do robota (- >Robot) lub do obu na raz (-> Robot + Edit). Opcja Send Directly jest właściwie podobna do funkcji ->Robot, lecz bez sprawdzania czy robot jest online. Po wysłaniu każdej komendy w oknie narzędzie widoczna jest odpowiedź robota. Użytkownik może gromadzić własne komendy wraz parametrami i zapisywać je w Command Tool w celu ich wielokrotnego użycia. Dodatkowo można nimi zarządzać przy pomocy komend widocznych w prawym górnym rogu okna narzędzia. W każdej chwili można skorzystać z przycisku Help, który pozwala na uzyskanie pomocy programu w języku angielskim. Rys. 1.15. Narzędzie lista komend Narzędzie Jog Operation Narzędzie to jest podstawowym modułem, z którym użytkownik powinien zacząć swoją pracę z robotem. Umożliwia, przy pomocy wygodnych w użyciu przycisków, sterowanie w czasie rzeczywistym poszczególnymi osiami robota lub całym manipulatorem. Narzędzie Jog Operation funkcjonuje na 3 różne sposoby, co widać na rys. 1.17 a) b) c): Opcja JOINT Jog rys. 1.16a Użytkownik przy pomocy praktycznych przycisków może sterować poszczególnymi napędami robota. Ogniwa przedstawione są od podstawy do ostatniego napędu efektora patrząc od góry. Dodatkowo możliwa jest preselekcja prędkości podawanej w procentach oraz pojedynczego kroku obrotu podawanego w stopniach. Opcja TOOL Jog rys. 1.16b Użytkownik ma możliwość sterowaniem efektora robota wg koordynat narzędzia (głowicy). Przy pomocy przedstawionego układu współrzędnych oraz praktycznych przycisków możliwie jest sterowanie robotem w wielu płaszczyznach na raz przy wykorzystaniu kilku napędów jednocześnie. W tym przypadku zadawany jest nie kąt obrotu jednej osi, lecz przesunięcie głowicy. Dodatkowo możliwa jest preselekcja prędkości ruchu podawana w mm/s oraz przesunięcie, podawane w mm lub stopniach.
Opcja X Y Z Jog Rys. 1.16c Opcja ta funkcjonuje podobnie jak Opcja TOOL Jog z jedną różnicą ruch odbywa się w oparciu o koordynaty X Y Z podstawy robota, a nie narzędzia. W każdej z opcji dostępny jest przycisk sterujący zamknięciem lub otwarciem chwytaka. Dodatkowo narzędzie w każdej z trzech opcji umożliwia zapis uzyskanej pozycji do listy pozycji pod wskazanym numerem ( Current Possition -> Pos. List. ) oraz ustawienie pozycji wg zadanych współrzędnych w postaci liczb ( Set XYZ Position ). W każdej chwili użytkownik może skorzystać z przycisku Help, w celu skorzystania z pomocy programu w języku angielskim. Realizując ruchy manipulatora w oparciu o narzędzie Jog Operation należy wybierać możliwie małe kroki przesunięcia oraz możliwie małą prędkość w celu uniknięcia kolizji z otoczeniem. O ile narzędzie Command Tool w prosty sposób pozwala na tworzenie programu sterującego przy pomocy kolejnych komend, o tyle narzędzie Jog Operation umożliwia w prosty sposób utworzenie listy pozycji, do których program się będzie odwoływał. Narzędzia te Używane razem pozwalają na szybkie zaprogramowanie ruchów robota do realizacji Żądanego procesu. a) c) b) Rys. 1.16. Narzędzie Jog Operation. a) Orientacja złączowa b) Orientacja wg narzędzia c) Orientacja względem podstawy
1.3. Język MELFA BASIC IV 1.3.1. Programowanie Nazwa programu powinna mieć do 12 znaków, lecz rekomenduje się maksymalnie 4 znaki. Mogą być to litery bądź cyfry. Program pisany w języku MELFA BASIC IV opiera się na numerowanych kolejno liniach, gdzie w każdej realizowane jest jedno polecenie. Przykład składni jednej linii, zawierającej do 127 znaków, przedstawiony jest na rys. 1.17. Rys. 1.17. Przykład linii programu 1. Numer linii programu od 1 do 32767 2. Komenda 3. Parametr(-y) instrukcji 4. Dodatkowe instrukcje wykonywane razem (OPCJONALNIE) Poszczególne elementy jednej linii oddzielone są spacją Klasyfikacja zmiennych używanych w programie: P zmienne pozycji (np. P10); J zmienne złączowe, określające ruch danego złącza (np. J5); M zmienne arytmetyczne, będące liczbami całkowitymi bądź rzeczywistymi (np. M1); $ - zmienne znakowe, zawierające ciąg znaków (np. C2$ = drzewo ). Znaki specjalne, używane w programie: Spacja oddziela poszczególne elementy składowe linii; Znak podkreślenia _ Jeżeli występuje w nazwie dowolnej zmiennej, jako drugi znak, dana zmienna jest sklasyfikowana jako zmienna zewnętrzna; Apostrof Otwiera komentarz, lub symbolizuje polecenie REM, gdy użyty jest na początku linii; Gwiazdka * Stosowana jest przed nazwą etykiety; Kropka. Używana w celu użycia danej składowej innej bardziej złożonej danej; Przecinek, Rozdziela parametry, gdy używany jest więcej niż jeden. Listę najczęściej używanych komend w języku MELFA BASIC IV przedstawiono w tablicy1.2.
Tablica 1.2. Zestawie komend programu MELFA BASIC IV