Braço robótico para
educação técnica
Manual do usuário
RCS - XBot Software de Controle Robótico
Manual do usuário
Braço robótico
Introdução
Índice
Introdução........................................................3
Requerimentos Mínimos..................................4
INSTALAÇÃO.....................................................4
Bem-vindo a RCS - XBot Software de controle robótico. Este manual tem como objetivo fornecer conhecimentos fundamentais necessários para começar a usar o RCS de maneira simples e fácil. Estes capítulos explicam a interface do software, modos de operação,
a linguagem de programação e todas as ferramentas necessárias
para que você possa começar a conduzir o robô .
A RCS é o ambiente de programação para robôs XBot
TELA PRINCIPAL................................................6
CONEXÃO COM O ROBÔ...................................8
MODO DE EXECUÇÃO E SIMULAÇÃO.................8
SISTEMA DE COORDENADAS.............................9
FORMAS DE CONTROLE..................................12
PROGRAMAÇÃO BÁSICA ................................15
Descrições dos comandos...............................16
Procedimento para realizar
uma programação básica................................18
Nota: É fundamental que respeite exatamente as instruções
dadas, a XBot não se responsabiliza por danos causados ​​
pelo manuseio inadequado.
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Requerimentos Mínimos
Hardware
b) Selecione os componentes que deseja instalar. Em caso de dúvida selecione tudo. Pressione “Seguiente” (Fig.2).
•CPU: procesador a 1-2 GHz
•RAM: 1GB
•Espaço no disco: 1GB
•Gráficos: 128 MB Direct 3D 9 compatível
(suporte para Model Shader 1.1)
•Porta USB 2.0
Software
•Microsoft Windows XP SP 2
•Microsoft .NET Framework 3.5 SP1 (incluso no instalador)
•DirectX 9.0c (incluso no instalador)
•Microsoft XNA Framework 2.0
INSTALAÇÃO
Figura 2.
c) Escolha o diretório em que você deseja instalar o software. Clique em Instalar.
a) Execute o arquivo Install.exe localizado no CD. Clique em “Acepto” para aceitar o acordo de licença (Fig. 1).
Figura 3.
Figura 1.
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Quando a instalação estiver completa, você pode começar a usar
o robô.
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TELA PRINCIPAL
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Submenu Modo: pode escolher entre dois tipos diferentes de implementação de software,
o modo de simulação e modo de execução.
Submenu Programação: permite uma escolha de dois tipos, básico e avançado.
Submenu Tipo de Controle: estabelece a forma em que o software
moverá o robô.
Figura 4.
Após instalar o software deve executá-lo a partir do atalho criado
na área de trabalho ou a partir do menu Iniciar. Na tela inicial, você
verá uma janela como mostrado na Figura 4. Esta é a tela principal
do RCS, a partir do qual você pode mover o robô, programa-lo, exibir a câmera e o ambiente 3D.
O quadro abaixo resume as ferramentas disponíveis nos diferentes
menus.
Menu Home Bar (Fig. 5):
Figura 5.
Submenu Conexão: Clicando neste botão o software tentará se comunicar com o robô. Se a conexão com o robô
for estabelecida será indicado na área de status do botão.
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Submenu Programa: contém botões para iniciar e
parar o programa carregado.
Submenu Vistas: permite alterar o ponto de vista
da imagem 3D em seis possibilidades diferentes.
Submenu Posição de inicio: contém dois
botões, HOME “CMD “e” HOME MEC”. O primeiro leva o robô na posição de inicio mediante a
uma referência de coordenadas, o segundo faz
referência ao limite que tem cada articulação.
Submenu Clipboard: possui os clássicos comandos de edição de texto.
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CONEXÃO COM O ROBÔ
SISTEMA DE COORDENADAS
Para operar o robô através do software, o robô deve ser ligado ao
PC através de uma porta USB, e também o software deve reconhecer o robô.
Se quando você abrir o RCS o robô estiver conectado e ligado,
o RCS se conectará automaticamente ao robô. Caso ligar o robô
após a abertura da RCS, você deve clicar no botão “HOME” no canto superior esquerdo e depois clicar no botão “ON-LINE” para que o
software se conecte ao robô.
Você pode trabalhar no modo de simulação, mesmo quando o robô
não estiver conectado.
MODO DE EXECUÇÃO E SIMULAÇÃO
Se o software RCS estiver no modo de simulação todas as ações
que forem executadas serão refletidas somente na simulação gráfica 3D, mas não no robô.
Pelo contrario se o software RCS estiver no modo de execução as
ações serão imediatamente realizadas tanto na simulação gráfica
3D como no robô.
Figura 6.
As posições e orientações do robô podem ser visualizadas em dois
sistemas de coordenadas: cartesianas e articulares. As coordenadas cartesianas são definidas por cinco variáveis​​: X, Y, Z Tilt e Roll.
Coordenadas das articulares:
•ângulos de rotação de cada uma das articulações do robô.
É recomendável começar a utilizar
o software no modo de simulação
para se familiarizar com os diferentes movimentos do robô.
Coordenadas cartesianas:
•Compostas pelas coordenadas X,Y,Z que definem a posição
do braço em relação a base e os ângulos Tilt e Roll que definem a orientação da pinça.
Como se observa na figura 6 as coordenas XYZ correspondem à
posição do braço em relação à base do robô. Já os ângulos Tilt e
Roll definem a orientação da pinça como mostra a figura 7.
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Figura 8.
Figura 7.
As coordenadas articulares são obtidas mediante a cinemática inversa, e se atualizam em todo momento.
Coordenadas cartesianas são obtidos por movimentos diretos, e se
atualizam em todos os momentos.
Ambos os sistemas de coordenadas são mostrados no canto inferior direito da tela RCS principal (Fig. 9).
Coordenadas articulares são definidas pelas cinco variáveis angulares da articulação (Fig. 8), estes são:
•Q1: Base de rotação em graus
•Q2: a rotação do ombro em graus
•Q3: rotação de cotovelo em graus
•Q4: rotação do pulso (tilt) em graus
•Q5: rotação de pulso (roll) em graus
A cinemática inversa permite a partir das coordenadas cartesianas,
obter as coordenadas articulares.
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Figura 9.
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Movimento por coordenadas cartesianas e articulares
No painel inferior direito pode visualizar as coordenadas cartesianas e articulares (Fig.11).
Figura 10.
Os sistemas de coordenadas são duplicados, ou seja, você tem um
sistema de coordenadas para o ambiente simulado, e um exatamente igual, mas para o robô. Portanto, se você deseja simular os
movimentos do robô deve ir até a aba “Cinematica Sim”, e, no entanto, se você quiser mover o robô deve trabalhar diretamente com
coordenadas da guia “Cinemática Robot” (Fig. 10).
FORMAS DE CONTROLE
O software RCS tem três modos diferentes de operar o robô:
Figura 11.
Se o RCS estiver no modo de simulação, para mover o robô na visualização em 3D deve operar as coordenadas na guia “Cinemática
SIM”. Pelo contrário, se deseja mover diretamente o robô, deve
trabalhar com as coordenadas da guia “Cinemática Robot”, além de
estar em modo de execução. (Fig. 12)
•Por coordenadas cartesianas: como o próprio nome indica
que o robô é operado em coordenadas cartesianas XYZ. Isto
é os movimentos do robô se especificam através dessas três
coordenadas e ângulos de Roll orientação Tilt.
•Por coordenadas das articulações: os movimentos do robô
são especificados pelas coordenadas de cada ângulo das articulações (Q1, Q2, Q3, Q4 e Q5).
•Por velocidade: Este tipo de controle só é possível se você
tiver um joystick conectado ao PC. O robô se move a partir do
joystick .
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Figura 12.
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É possível alterar as coordenadas, utilizando os botões
,
deste modo o robô se moverá de acordo com a opção selecionada
em “STEP”. Se o a opção escolhida no “STEP” for x1 o movimento
do robô será mínimo , caso esteja em x10 o movimento será de dez
vezes a mais que a opção x1.
Outra forma de mudar as coordenadas é colocando diretamente os
valores no quadro de texto da coordenada. Para fazer isto clique
sobre o quadro de texto da coordenada desejada e a sua cor mudará indicando que pode editar seu valor, logo pressione a tecla enter
para aceitar. Imediatamente o robô se moverá para a nova posição.
Movimento por velocidade
Com um joystick com conexão USB padrão (figura 13) pode se mover o robô tanto no modo de simulação como no modo de execução.
Para utilizar o joystick, o mesmo deve estar conectado ao PC antes
de abrir o RCS.
Procedimento para utilizar o joystick no modo de
simulação:
•Conectar o joystick ao PC.
•Abrir o RCS.
•Mover o robô pressionando os botões do joystick da figura 9.
Procedimento para utilizar o joystick em modo de
execução:
•Conectar o robô a fonte de alimentação e ao PC.
•Conectar o joystick no PC.
•Abrir o RCS.
•Esperar que o robô se conecte.
•Selecionar a opção “Ejecución” no menu Modo.
•Selecionar a opção “Velocidad” do menu Tipo de Controle.
•Debaixo da opção “velocidad” deve configurar as velocidades
para cada articulação da lista.
•Mover o robô pressionando os botões do joystick.
•Para parar o movimento pare de pressionar o botão.
PROGRAMAÇÃO BÁSICA
Este modo de programação é ideal para começar a criar programas
de uma maneira rápida e simples. É ideal para usuários principiantes e sem experiência em programação.
A programação básica permite criar uma lista de comandos de movimento e repetir o mesmo ciclo quantas vezes desejadas.
Figura 13.
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Na Figura 14 você pode ver a área da tela principal, onde estão as
ferramentas básicas de programação.
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todas as articulações ao mesmo tempo. O formato do comando
é o seguinte:
moveJ(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5) (Modo)
Q1: coordenada articular final da base em graus.
Q2: coordenada articular final do ombro em graus.
Q3: coordenada articular final do cotovelo em graus.
Q4: coordenada articular final do tilt em graus.
Q5: coordenada articular final do roll em graus.
Modo: o modo pode ser de precisão (P) ou velocidade (V).
Figura 14.
Descrições dos comandos
moveL: este comando permite ir desde uma coordenada cartesiana em que o robô se encontra, até uma coordenada cartesiana final
realizando uma trajetória linear. O formato do comando é o seguinte:
move(X,Y,Z,Tilt,Roll) (Modo)
X: coordenada X do ponto final em mm.
Y: coordenada Y do ponto final em mm.
Z: coordenada Z do ponto final em mm.
Tilt: ângulo do tilt do ponto final em graus.
Roll: ângulo do roll do ponto final em graus.
Modo: o modo pode ser precisão (P) ou velocidade (V).
moveJ: este comando permite ir da coordenada articular em que
o robô se encontra, à uma coordenada articular final movendo
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moveJQ1: Este comando permite que você mover a articulação
de q1 da sua atual posição angular até a posição angular especificada como um parâmetro. O formato do comando é o seguinte:
moveJq1 (q1) (Modo)
Q1: coordenada articular final da base em graus.
Modo: o modo pode ser de precisão (P) ou velocidade (V).
moveJQ2: Este comando permite que você mova a articulação
q2 de sua atual posição angular até a posição angular especificada como um parâmetro. O formato do comando é o seguinte:
moveJq2 (q2) (Modo)
Q2: coordenada articular final do ombro em graus.
Modo: o modo pode ser de precisão (P) ou velocidade (V).
moveJQ3: Este comando permite que você mova a articulação
q3 de sua atual posição angular até a posição angular especificada como um parâmetro. O formato do comando é o seguinte:
moveJq3 (q3) (Modo)
Q3: coordenada articular final do cotovelo em graus.
Modo: o modo pode ser de precisão (P) ou velocidade (V).
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moveJQ4: Este comando permite que você mova a articulação
q4 de sua atual posição angular até a posição angular, especificada como um parâmetro. O formato do comando é a seguinte:
moveJq4 (q4) (Modo)
Q4: coordenada articular final do tilt em graus.
Modo: o modo pode ser de precisão (P) ou velocidade (V).
movejQ5: Este comando permite que você mova a articulação
q5 de sua atual posição angular até a posição angular, especificada como um parâmetro. O formato do comando é a seguinte:
moveJq5 (q5) (Modo)
Q5: coordenada articular final do roll em graus.
Modo: o modo pode ser de precisão (P) ou velocidade (V).
Open: comando para abrir a pinça
Close: comando para fechar a pinça
CICLOS: comando do final do programa. O programa deve sempre terminar com este comando.
O formato do comando é a seguinte:
CICLOS (quantidade)
Quantidade: números inteiros que indica quantos
ciclos deseja realizar.
Procedimento para realizar uma programação básica
O conceito da programação básica consiste em ir “ensinado” as posições ao robô para a qual ele deve se mover, e ir associando estas
posições com os comandos de movimento determinados. Por sua
vez, esses comandos devem ir carregando a lista de “Fluxo de programa”, para que você, em seguida execute-os seqüencialmente.
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O procedimento geral é o seguinte:
1.Mova o robô para uma coordenada que você quer chegar. É independente se ele esta se movendo em coordenadas cartesianas, articulares ou com o joystick no modo de velocidade, e então
esta coordenada pode ser associada a qualquer movimento de
comando (moveL, moveJ, etc.).
2.Quando o robô se encontra na coordenada, deve se associar um
ou mais comando a esta coordenada e em seguida carrega-lo/s
no fluxo grama. Os comandos disponíveis se encontram na lista
“Comandos de movimento”. Quando se pressiona sobre um comando abrirá uma janela em que você deve inserir os parâmetros necessários para esse comando. Existem diferentes tipos de
comando para chegar uma determinada posição (ver “Descrição
de comando”). Pro exemplo, se você deseja obter a coordenada
atual movimentando articulação por articulação seqüencialmente, devem ser adicionados à lista os comandos moveJq1, moveJq2, etc. que são necessários, e na ordem que você deseja que
as articulações se movam, já que é possível chegar a mesma coordenada movendo primeiro Q1(base), depois Q2 (ombro) e então Q4(tilt), ou primeiro Q4, depois Q1 e por ultimo Q2. A diferença encontra-se nos pontos intermédios, pelo qual passa o braço.
Esta última é muito importante porque pode haver uma mesma
seqüência de coordenadas de movimento de articulações que
passa pelos pontos em que existe algum obstáculo, que pode
alterar o script para percorrer por outros pontos.
3.Depois de fazer a seqüência desejada, deve ser adicionado no final do fluxo de programa o comando de CICLOS, que permite que
você determine o número de vezes que ele vai repetir o programa.
4.E por ultimo, você pode executar o programa clicando no botão
“Ejecutar” no menu Home.
É possível executar um programa tanto na “Simulação”, como modo
de “Execução”. E também é possível executar um programa no modo
de execução, embora ela foi feita no modo de simulação e vice-versa.
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Connecting people and robots
M
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