Runtime программирование промышленного робота на RCML
Под runtime программированием в этой статье понимается процесс создания исполняемой программы для контроллера робота (далее просто робота) на внешнем контроллере. Процесс исполнения роботом созданной программы в таком случае, происходит итерационно, путем передачи ему минимальной исполняемой команды или пакета команд. Другими словами, при runtime программировании, исполняемая программа передаётся роботу порционно, при этом робот не обладает, не хранит и не знает заранее всю исполняемую программу. Такой подход позволяет создать абстрактную параметризованную исполняемую программу, которая формируется внешним устройством «на ходу», т.е. runtime. Далее описание и реальный пример того, как работает runtime программирование. Программа для робота также может содержать примитивную управляющую логику (ветвления, циклы), простые математические операции, а также команды по управлению периферией – аналоговыми и цифровыми входами/выходами. В предлагаемом подходе runtime программирования, в качестве внешнего контроллера используется обычный ПК, на котором могут быть использованы мощные средства программирования дающие необходимый уровень абстракции (ООП и прочие парадигмы) и инструменты, обеспечивающие скорость и легкость разработки сложной логики (высокоуровневые языки программирования). На роботе же остается только логика критичная к скорости реакции, для исполнения которой нужна надежность промышленного контроллера, например, оперативная и адекватная реакция на внештатную ситуацию. Управление же периферией, подключенной к роботу, попросту «проксируется» самим роботом на ПК, позволяя ПО с ПК включать или выключать соответствующие сигналы на роботе. Это чем-то похоже на управление «ножками» на Arduino. Как отмечалось ранее, runtime программирование позволяет передавать роботу программу порционно – частями. Обычно за один раз передается набор состояний выходных сигналов и небольшое число точек или вообще только одна точка. Таким образом траектория перемещений TCP, выполняемая роботом, может строиться динамически и отдельные её части могут принадлежать как разным технологическим процессам, так и даже разным роботам (подключенным к одному внешнему контроллеру), если работает группа роботов, т.е. возникают предпосылки для динамического замещения роботов в технологическом процессе. Например, робот переместился в одну из рабочих зон, произвел там необходимые операции, далее в следующую, потом в ещё одну, и затем снова в первую, и т.д. В разных рабочих зонах роботом выполняются операции необходимые для разных технологических процессов, исполнение программ которых протекает в параллельных потоках на внешнем контроллере, который выделяет робота разным процессам, не требующим постоянного присутствия робота. Этот механизм подобен тому, как ОС выделяет время ядра процессора (исполнительного ресурса) разным потокам (задачам) и в тоже время, разные исполнители не привязаны к потокам на всем периоде выполнения программы. В качестве примера, рассмотрим создание программы робота в runtime режиме, обеспечивающей технологический процесс написания объявления маркером. Результат: ВНИМАНИЕ! Видео не является рекламой, вакансия закрыта. Статья написана после того, как видео потеряло свою актуальность, для того, чтобы продемонстрировать предлагаемый подход программирования. Написанный текст: Код:
ПРИВЕТ, ЛЮДИ! НАМ НУЖЕН В качестве примера в спойлере приведен скриншот, с пульта робота, программы рисующей квадрат. В ней всего 5 точек (строки 4-8), каждая точка по сути представляет собой законченное выражение (оператор) и занимает одну строку. Манипулятор обходит каждую из четырех точек и по завершению возвращается в начальную точку. Если писать программу подобный образом, то это было бы минимум 1700 операторов - строк кода, по оператору на точку. А что если бы потом потребовалось изменить текст или высоту букв, или расстояние между ними? Править все 1700 точек-строк? Это противоречит духу автоматизации! Итак, приступим к решению… Имеем робота FANUC LR Mate 200iD с котроллером R-30i серии B cabinet. У робота предварительно настроена TCP на конце маркера и координатная система рабочего стола, поэтому мы можем отправлять координаты, напрямую не заботясь о преобразовании координат из координатной системы стола в координатную систему робота. Для реализации программы передачи координат роботу, которая будет высчитывать абсолютные значения каждой конкретной точки будем использовать язык программирования RCML, который поддерживает предлагаемый подход, имеет модули для связи с данным роботом и который, что немаловажно бесплатен для любого использования. Опишем каждую букву точками, но не в реальных координатах пространства, а в относительных внутри рамки, в которую будет вписана буква. Каждая буква будет отрисовываться отдельной функцией, получающей в качестве входных параметров порядковый номер буквы в строке, номер строки, а также размер буквы, и отправляющей набор точек роботу с вычисленными абсолютными координатами каждой точки. Чтобы написать текст нам потребуется вызвать последовательность функций, рисующих буквы в такой же последовательности, в которой они (буквы) указаны в тексте. RCML имеет скудный инструментарий для работы со строками, поэтому сделаем внешний скрипт на Python, который будет генерировать программу на RCML – по сути генерировать только последовательность вызовов функций соответствующих последовательности букв. Весь код доступен в репозитории на GitHub: rct_paint_words Рассмотрим подробнее выходной файл, исполнение начинается с функции main(): Пример выходного файла на языке RCML: Код:
include "chars.rcml" Код:
function robot_fanuc::draw_A(x_cell,y_cell){ Код:
//Перемещение в точку с отрывом маркера или установка точки для начала рисования Код:
function robot_fanuc::marker_up(){ Файл конфигурации chars_config.rcml: Код:
define CHAR_HEIGHT_MM 50 // Высота символов в мм Если бы данная задача решалась «в лоб» онлайн программированием по точкам, то на это бы ушло более 9 часов (примерно по 20-25 сек на точку, с учетом того, что точек более 1700 шт.). В этом случае страдания разработчика трудно представить :), особенно когда выяснилось бы, что он забыл про отступы между буквами, или ошибся с высотой букв и текст не влез, и теперь придется начинать всё с начала. Вывод: Runtime программирование позволяет решать задачу по перемещению робота в общем виде, динамически составляя частную программу перемещения в зависимости от заданных параметров. Причем программа, решающая задачу в общем виде может разрабатываться без необходимости наличия робота, что с одной стороны можно отнести к офлайн подходу программирования промышленного робота. С другой стороны программа перемещения непосредственно для робота создается уже под конкретный экземпляр и частные параметры решении задачи на месте, как в онлайн программировании. В рассмотренном примере общим алгоритмом было начертание букв, а такие параметры как их размер, отступы между ними, количество букв в строке и пр. зависели уже от частных условий на площадке с роботом. Как отмечалось такой подход с динамическим построением траектории перемещения создает предпосылки для реализации переключения робота (на событийной основе), как исполнительного ресурса, между несколькими одновременно протекающими задачами. Однако данный подход следует использовать с осторожностью. В продемонстрированной вариации (с передачей одной точки за раз) runtime подход имеет существенное ограничение – некорректное понимание роботом инструкции сглаживания перемещения (CNT) или её игнорирование, т.к. при передаче всегда одной-текущей точки робот ничего не знает о следующей и не может просчитать сглаженную траекторию обхода текущей точки. Лечится же это передачей 2-х и более точек за раз, где CNT-точка не последняя, однако это повышает сложность программы и нагрузку на программиста. Надеюсь, статья оказалась Вам полезной. С радостью отвечу на Ваши вопросы. |
красавцы!!!!!
|
хорошая работа. молодцы!
а какое прикладное применение? |
по сути прикладным применением могут быть все задачи, где нужна адаптивность, т.е. нельзя заранее знать по какой траектории робот должен перемещаться и нужно эту траекторию просчитывать на ходу по какому-то сложному алгоритму в зависимости от внешних параметров и условий.
сейчас внедряем это на двух проектах, оба проекта носят некий характер экспериментальности: 1. декоративная кладка - выкладка декоративной ограды из декоративных кирпичиков. оператор может задать (пальцем/мышкой) произвольную форму стены в виде изогнутой линии, высоту стены и размеры кирпичиков (в заранее известных пределах) из которых эта стена выкладывается. на пк происходит аппроксимация линии к маленьким отрезкам до размеров кирпича, вычисляется положение и поворот каждого кирпича, и из этих данных уже последовательно вычисляется каждое движение робота. самое интересное, что разрабатывали и апробировали софт на этом же стенде, который на фото, с простыми детскими кубиками. 2. в технологии плазменной 3д наплавки на сварочном комплексе каф. сварки пермского национально-исследовательского политехнического университета. там с помощью сварочного аппарата (дуговая сварка или плазмотрон) путем наплавки производится изготовление роботом изделия из металла. по сути робот работает, как 3д-принтер, то по металлу. за счет большой досягаемости робота можно производить большие изделия, не требовательные к точности изготовления. точность плавает в порядках нескольких миллиметров для изделий размерами порядка 20х20х20 см. если изделие ещё больше, то точность «плывет» сильнее. изделие потом конечно отправляется на доработку на станке, но разовое изготовление чего-то уникального или небольшой партии получается дешевым. и тут тоже потребовалась адаптивность, т.к. физика процессов очень сложная, первые слои металла выкладываются с одним шагом, последующие с другим, причем шаг для очередного слоя очень сильно меняется от характера самого металла и размера изделия (чем меньше изделие, тем меньше оно успевает остыть и нижние слои начинают спекаться). и тут приходиться тоже просчитывать траекторию на ходу, причем стандартные решения по получению траекторий из 3д моделей не подошли, т.к. не учитывают сложную физику термодинамических процессов. этот проект на следующей неделе сдаем в эксплуатацию. хотели с этим комплексом совместно со сварщиками приехать на металлообработку-2016, но не успеваем изготовить стенд. |
Ваш робот же в This is Хорошо был :3
|
|
|
Часовой пояс GMT +2, время: 08:59. |
vBulletin v3.6.2, Copyright ©2000-2024, Jelsoft Enterprises Ltd.
Русский перевод: zCarot, Vovan & Co