Cel ćwiczenia Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych Uniwersytet Zielonogórski Podstawy robotyki Laboratorium Manipulator robotyczny II: Uczenie blokowe Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych technik uczenia blokowego z użyciem przemysłowego manipulatora robotycznego Kawasaki FS003N. Zakres materiału Przygotowanie się do ćwiczenia obejmuje zapoznanie się z instrukcją oraz materiałami stanowiącymi wyciąg z instrukcji obsługi kontrolera Kawasaki serii D załączonymi do ćwiczenia na manipulatorze wykonywanym w poprzedniej serii ćwiczeń. 1 Wprowadzenie Uczenie blokowe stanowi jedną z najczęściej wykorzystywanych technik uczenia robotów. Podstawową cechą tego uczenia jest łatwość i szybkość wykonania zadania. Podstawową wadę stanowi brak możliwości wykorzystania zaawansowanych technik (zadania takie rozwiązuje się w języku AS). Uczenie blokowe polega na ręcznym naprowadzaniu robota na poszczególne punkty trasy a następnie wyboru sposobu przemieszczania się z punktu poprzedniego do wybranego. Można także włączyć narzędzie (np chwytak pneumatyczny) po osiągnięciu punktu docelowego. Ruch między punktami będzie się odbywał płynnie jeśli robot nie zostanie zatrzymany (np instrukcją oczekiwania). Przed rozpoczęciem uczenia należy wybrać nazwę programu pod którą nowoutworzony program zostanie zapamiętany. W tym celu należy wybrać kombinację klawiszy S i Step na teach pendancie. Zostanie wyświetlone okienko z zaznaczoną opcją Specify pg i polem do wpisania liczby. W to pole należy wpisać numer programu zatwierdzając go klawiszem Enter. Po ustawieniu robota w wybranym punkcie należy określić sposób przemieszczenia z punktu poprzedniego do wybranego. Dostępne są następujące metody: joint Ruch odbywał się będzie tak, by iloraz dystansu przejechanego do całkowitego był stały dla każdego złącza robota. Taki sposób poruszania robotem nosi nazwę ruchu interpolowanego. Ruch ten jest najbardziej płynny ale nie zawsze będzie odbywał się po linii prostej. Polecenie jest najczęściej stosowane do przesuwania ramienia roboczego do punktu pracy bez trzymania ładunku przez robota.
linear Ruch odbywał się będzie liniowo. Polecenie to najczęściej wykorzystywane jest gdy robot przenosi ładunki lub niezbędne jest zachowanie łatwego do przewidzenia toru jazdy. Użycie tej komendy powoduje trochę większe obciążenie układów robota. cir1 Okresla pierwszy punkt ruchu kołowego. Ramię robota porusza się po łuku od punktu poprzedniego do punktu bieżącego. Po tej instrukcji musi wystąpić instrukcja cir2. cir2 Określa drugi punkt ruchu kołowego, który odbywa się od punktu poprzedniego (określonego przez instrukcję c1move) do bieżącego. Po tej instrukcji może wystąpić dowolna inna instrukcja z wyjątkiem cir2 (zamiast niej powinno się użyć instrukcji cir1). Modyfikację wymienionych poniżej wartości parametrów dokonuje się poprzez wyorzystanie klawiszy strzałek kierunkowych (wybór klawiszami lewo-prawo, zmiana góradół). Wybór określonego kroku następuje poprzez przytrzymanie klawisza S i wciśnięcia klawisza strzałka w górę lub strzałka w dół. Po określeniu sposobu przemieszczenia należy określić prędkość ruchu poprzez ustawienie paramertu spd (od angielskiego Speed prędkość). Ruch najwolniejszy ale najbardziej dokładny uzyskuje się poprzez ustawienie wartości 0., najszybszy zaś (i najmniej dokładny) wartości 9. Należy pamiętać, że oprogramowanie sterujące robota stara się wykonywać zadanie ruchowe w sposób jak najbardziej płynny. Z tego powodu zwykle nie ma potrzeby idealnie dokładnego przechodzenia przez każdy zadany punkt. Aby określić dokładność wykorzystuje się parametr Acc (ang. accuracy dokładność). Wartość największa oznacza największą dokładność (i najmniej płynny ruch). Bardzo często zachodzi potrzeba przerwania ruchu na określony czas. Sytuacja taka ma miejsce np przy podnoszeniu przedmiotów za pomocą chwytaka pneumatycznego, który charakteryzuje się pewną bezwładnością. Wstawienie opóźnienia po wykonaniu edytowanej lub nowotworzonej instrukcji uzyskuje się przy wykorzystaniu parametru tmr (ang. timer zegar). Wartość 0 wyłącza opóźnienie po zakończeniu ruchu. Wartości podaje się w sekundach. Parametr tol (ang. tolerance tolerancja) określa, jak blisko musi znaleźć się ramię robota aby uznał on, że zadany punkt został osiągnięty. Podstawowym zadaniem robota jest wykonywanie pracy przy pomocy różnych narzędzi. Obsługę ich zapewnia parametr clamp (ang. zacisk). Ustawienie tego parametru następuje poprzez wciśnięcie klawisza CL1 lub CL2. Po wykonaniu ruchu ustawiony (włączony) zostanie wybrany sygnał narzędzia. Sygnał taki może np włączyć lub wyłączyć chwytak pneumatyczny. 2 Edycja programu Usuwanie kroku uczenia polega na jego podświetleniu, wciśnięciu klawisza Del (usuwana linia podświetli się na czerwono) na teach pendancie oraz potwierdzeniu przyciskiem Rec. Tryb usuwania jest aktywny do momentu ponownego wciśnięcia Del linia zmieni kolor na zielony. 2
Aby dokonać edycji położenia należy przejść do wybranego kroku (A+strzałki) a następnie wcisnąć klawisz PosMod. Następnie należy przesunąć robota w nowe miejsce i wcisnąć klawisz Rec aby zaakceptować zmianę. Aby wyjść z trybu edycji należy ponownie wcisnąć PosMod. Modyfikacja parametrów dodatkowych, niezwiązanych z ruchem dokonywana jest poprzez wciśnięcie klawisza AuxMod i przy pomocy klawiszy strzałek wybór i modyfikację parametrów (tak samo, jak przy dodawaniu nowego kroku). Zmiany zatwierdza się klawiszem Rec. Aby wyjść z trybu edycji należy ponownie wcisnąć AuxMod. Aby wstawić polecenie przed bieżącym punktem należy wcisnąć klawisz Ins. Podanie parametrów i zatwierdzenie polecenia następuje identycznie jak w przypadku dodawania nowego punktu. Wyjście z trybu wstawiania następuje po ponownym wciśnięciu klawisza Ins. 3 Uruchomienie programu Testowanie programu w trybie pracy krokowej następuje poprzez wciśnięcie klawiszy Go i Back w trybie uczenia. Aby uruchomić program w trybie powtarzania (roboczym) należy upewnić się, czy wybrany został właściwy program (jeśli nie, wyboru można dokonać przez S + Step. Należy wprowadzić numer lub wybrać opcję select). Po wybraniu właściwego numeru należy przejść do trybu wykonywania zadań (Repeat) i wyłączyć teach pendant. Następnie należy wcisnąć przycisk Motor Power a następnie Cycle. Wykonywanie programu rozpocznie się. 4 Interface panel Panel interfejsu umożliwia łatwą modyfikację parametrów pracy programu. Pozwala on również na prostą wizualizację wartości sygnałów. Aby rozpocząć edycję panelu, należy dotknąć panelu dotykowego teach pendanta w obszarze B (tam, gdzie następuje wpisywanie kroków uczenia blokowego) a następnie wybrać opcję Aux. function. Następnie należy wybrać opcję Advanced setting, a później Interface panel. Na panel mozna patrzec jak na zestaw miejsc w ktorych moga byc umieszczone kontrolki. Rodzaj kontrolki jest okreslony za pomoca numeru. Najwazniejsze kontrolki posiadaja ponizsze numery: 0 - brak kontrolki, puste miejsce 1 - lampka kontrolna 2 - przycisk 3 - przycisk z lampka 4 - przelacznik dwubiegunowy 5 - przelacznik trojbiegunowy 6 - przelacznik cyfrowy, pozwala na podanie wartosci 7 - wskaznik cyfrowy 3
8 - wskaznik pokazujacy aktualna wartosc zmiennej 10 - wykonanie komendy jezyka AS Jako przyklad zostanie pokazane, jak powiazac lampke kontrolna z sygnalem numer 2003, ustawianym za pomocą przełącznika dwubiegunowego. Jako numer kontrolki nalezy podac 1. Wybor nalezy potwiedzic klawiszem Enter na teach pendancie. Zostanie wyswietlone okienko w ktorym nalezy podac etykiete przycisku (label, do dyspozycji sa 4 linie), kolor lampki, gdy sygnal jest ustawiony i wygaszony (color on/off), kolor etykiety przycisku (label color) oraz kolor tla przycisku (background color). Najwazniejszym ustawieniem jest signal number w którym podaje się numer sygnału na który ma reagować lampka w przykładzie jest to 2003 (lampka zapali się, gdy aktywny będzie sygnał 2003 i zgaśnie gdy sygnał ten będzie nieaktywny). Wybór każdej opcji potwierdzamy klawiszem Enter. Powrót do menu ustawiania panelu następuje po wybraniu go back. Edycja opcji z menu panelu następuje po jej podświetleniu (np przy pomocy strzałek) i wybraniu opcji set (prawy dolny róg). Ustawienie przełącznika następuje podobnie. Należy wybrać wolne pole (tj. pole panelu o zerowym numerze kontrolki) i wpisać numer 4 (przycisk 2 ustawiłby sygnał tylko w momencie przytrzymania go, po puszczeniu sygnał stałby się znowu nieaktywny). Przełącznik dwubiegunowy 4 może ustawić 2 sygnały jeden w położeniu lewym, inny w położeniu prawym. Jeśli żaden sygnał ma nie być ustawiony, należy podać w jego miejsce zero. Ponieważ w przykładzie sygnał 2003 ma być ustawiany w jednym położeniu (np lewym) i gaszony w innym (tutaj: prawym), w miejsce Signal number (left) (up) podajemy 2003. Signal number (right) (down) należy zostawić pusty. Należy pamiętać aby nastawy potwierdzić klawiszem Enter. Panel interfejsu można wyświetlić korzystając z przycisku po lewej stronie od cyfry 7 na Teach Pendancie. 5 Program ćwiczenia Bezpieczeństwo!!!: Ćwiczenie w całości należy wykonywać pod rygorem regulaminu pracowni robotyki oraz zgodnie z ustaloną procedurą bezpieczeństwa obowiązującą dla stanowiska robota przemysłowego Kawasaki FS003N. Zmiana konfiguracji i opcji robota jest dozwolona tylko za pozwoleniem prowadzącego i wyłącznie w zakresie wskazanym przez program ćwiczenia. Stwierdzenie samowolnych zmian w systemie grozi surowymi konsekwencjami dyscyplinarnymi. 1. Zrealizować następujące zadania: (a) Zaprojektować interface panel zawierający dwie lampki i jeden przycisk dwubiegunowy. Jeśli przycisk zostanie skierowany w lewo, zapalić lewą lampke, leśli w prawo prawą. Lampka lewa ma być w kolorze czerwonym, prawa w zielonym (b) Zaprojektować interface panel zawierający dwie lampki i jeden przycisk dwubiegunowy. Jeśli przycisk zostanie skierowany w lewo, uruchomić chwytak i zapalić lewą lampke, leśli w prawo wyłączyć chwytak i zapalić prawą. 4
(c) Wpisać program który spowoduje przejście ramieniem robota w odległości ok. 10 cm ponad prostokątem utworzonym z przeszkód. (d) Wpisać program, który ominie ustawione przeszkody slalomem raz z lewej strony, raz z prawej (użyć trybu cir1 i cir2). (e) Wpisać program, który podniesie podany przez prowadzącego przedmiot, trzymając go ominie ustawione przeszkody slalomem raz z lewej strony, raz z prawej (użyć trybu cir1 i cir2) a następnie opuści go w miejsce wskazane przez prowadzącego. Ruch ma się odbywać tak, aby przy złym zaprogramowaniu robota możliwe było uderzenie w przeszkodę. Uderzenia w ziemię nie mogę mieć miejsca! Aby uzyskać najlepszy chwyt konieczne jest umieszczenie ramienia bezpośrednio nad przeszkodą, powolne opuszczenie go a następnie włączenie chwytaka. Po włączeniu chwytaka należy odczekać jedną sekundę przed próbą podniesienia przedmiotu w górę. Dopiero po podniesieniu detalu z ziemi należy rozpocząć jego poruszanie w płaszczyźnie XY. 2. Sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia. 5