Gondolkodott már azon, hogyan készülnek a robot modellek? Ebben a cikkben bevezetjük a folyamat részleteibe. Gyakran felmerül a kérdés hogyan is modellezzük a robotokat a szoftveren belül. Ebben a cikkben összeszedjük az ehhez szükséges adatokat, a robottervezésnél használt főbb tevékenységeket, valamint részletezzük a modellek validálási folyamatát.

Milyen információkra van szükség?

A folyamat a tervezni kívánt modellhez tartozó 3D adatok és a kinematikus információk összegyűjtésével kezdődik. A CAD adatokból nyerjük a robot geometrikus adatait, a kinematikus adatok pedig a robot mozgásáról nyújtanak információt. A kinematikus adatokat tartalmazó lista egyszerűen elérhető, de a CAD adatokhoz nehezebb hozzájutni. A 3D adatokat legtöbbször egyenesen a robot gyártójától, értékesítési partnereitől vagy a vásárlóitól kapjuk. Ezen adatok többféle formában is megjelenhetnek, többek között IGES vagy STEP formátumban, de nekünk igazán csak a geometrikus adatokra van szükségünk. Néhány robotgyártó cég honlapján megtalálhatóak a CAD adatok, azonban sokan nem teszik nyilvánossá ezeket.

Kinematikus információk

A robottervezéshez szükséges információk másik halmaza a kinematikus információkból áll. Ezek segítenek megérteni a robot mozgását, egészen pontosan a robot csuklóinak, karjainak és végberendezéseinek helyzeteit és sebességét. Általában egy részletező lista formájában kapjuk meg őket, egyenesen a robotot gyártó cégtől és a robotot különböző nézetekből ábrázoló sematikus ábrákat tartalmazza. Találhatók benne még a robot csuklóinak értékét, limitjeit, sebességét, irányait leíró táblázatok, valamint a robotkarokról szóló vetületek is.

A hiányok kitöltése

Annak ellenére, hogy a fent említett részletező listák sok mindent elárulnak a robot kinematikájáról, szükségünk van még kiegészítő információkra a robot modellezésének elkezdéséhez. Beszerzésüknek folyamata minden egyes gyártócégnél eltérő, de általában némi utánajárást igényel.

Zero referencia pozíció: A legtöbb robotgyártó cég részletező listája a robotot egy „home” pozícióban (más néven referencia vagy „master” helyzetben) ábrázolja, de nem árul el semmit a csuklók értékeiről vagy irányairól, melyek a robot adott pozícióiban jelen vannak. A „home” pozíció minden gyártó cégnél eltérő, ezért igyekszünk az erre vonatkozó információkat egy „zero” pozícióra vonatkoztatva megszerezni. A „zero” pozíció azt mutatja be, hogy hogy néz ki a robot, amikor minden érték nulla.

A robotok kiindulási pontja: A robotok kiindulási pontja a gyártó által megadott alaphelyzetet jelenti. A KUKA és az ABB robotjainál ez a kiindulópont a talajon van, míg a Fanuc és Yaskawa robotnál magasabban, nagyjából a robot „köldökénél”. Fontos észben tartani, hogy minden gyártó saját maga határozza meg a kiindulási pontot a robotjaihoz, ezért az semmilyen formában nem standardizált.

Az alapzat irányai és koordinátarendszere: A kiindulópont meghatározásához hasonlóan a robotgyártó cégeknek különböző igényeik vannak a robotokhoz tartozó szerelőlemez irányának meghatározásában is. Néhányan a RIA standardeket követik, míg másoknak saját eljárásaik vannak. A Z tengely szabvány szerint mindig a szerelőpalettától elfele mutat, azonban ebből még nem határozható meg az X és az Y tengely iránya.

Egyezményes névadás: Sok robotgyártó cég egyértelműen meghatározza a saját kinematikus konfigurációs névadási szokásait. Míg legtöbbször a Denavit-Hartenberg paraméterekkel találkozunk, (mely egy sűrűn használt és egyezményes formája annak, hogy a robotkarokhoz referenciakeretek rendeljünk), addig sajnos ezek nem minden esetben biztosítanak számunkra elegendő információt. A névadási szokásokon kívül fontos még tudnunk az adott csuklókhoz tartozó elnevezéséket is.

A csuklók gyorsulása: Általában a gyártócégek nem közölnek információkat a robotok csuklóinak gyorsulásáról, mivel ezek az értékek sok tényezőtől függnek, de a forgatónyomatékot és a csuklók sebességét mindig ismertetik. Így a robotok kinematikus viselkedésének ismeretében és a gyártók által biztosított egyéb információk alapján már meg tudjuk becsülni a csuklók gyorsulását.

Robot kiindulási pontok

Az utolsó a lépés a robot modellezése előtt, nem más, mint a robot különböző kiindulópontjainak összehangolása. Ahogy azt már korábban említettük, a gyártók, illetve a robotok kiindulási pontjait minden cég önállóan határozza meg. Nekünk is megvan a magunk kiindulópontja, a Visual Components origin. A Visual Components kiindulópontja a szoftveren belül minden robotnál teljesen egyforma, ahol a Z-tengely a talajon fut. A robotmodellek a megtartják szoftverben a gyártójuk kiindulópontját, ami a betanításnál és az offline programozásnál fontos szempont. A standard kiindulópont használta a robotokat egymással könnyen felcserélhetővé teszi.

A robotok modellezése

A Visual Components-ben a robotok modellezésének alappilléreit a kinematikus információk, a robot irányítóeszköze és a felhasználói felületek adják. A mi robot irányítórendszerünk saját mozgástervezővel rendelkezik, ami lehetővé teszi, a robot viselkedésének parametrikus szabályozását, hogy az jobban passzoljon a robot tulajdonságaihoz. A mozgástervezők abból a szempontból általánosak, hogy a Visual Components minden robotjánál azokat használjuk, ami nagyban leegyszerűsíti a modellezési folyamatot. A felhasználási felületek személyre szabhatóak, annak érdekében, hogy a robotok kompatibilisek legyenek a plug-and-play standerdekkel, képesek legyenek csatlakozni az aljzatokhoz, valamint a karra csatlakoztatott eszközzel követni tudják az útvonalat.

Validálás

A robot modelljeink validálásába saját belső folyamatunkon kívül, általában egy harmadik felet is bevonunk. Amennyiben a robot modelljét egy vásárlói kérés alapján készítettük, akkor mindenképpen kiküldjük az alkotórészt a vásárlónak is a hitelesség jóváhagyása céljából. Sok esetben pedig az érvényesítés során közvetlenül együtt dolgozunk a gyártó céggel.
A tipikus validálási folyamat egy sor teszt lefuttatásából áll. Név szerint a robot Visual Components-ben történő létrehozásából, a program letöltéséből a robot irányítóeszközére, végül pedig a program lefuttatásából, hogy lássuk, úgy működik, ahogyan azt terveztük.

Összefoglalás

A cikk során betekintést nyert a Visual Components segítségével történő robot modellezés folyamatába. Említést tettünk a munkához szükséges információkról, a robotok modellezéséhez használt alapvető viselkedésekről, valamint a tervezést követő validálási folyamatról. A több mint 1200 robot modellt tartalmazó, nyilvános eCatalog segítségével hozzáférést biztosítunk a vásárlóink számára egy széleskörű és folyamatosan növekvő kész alkatrészeket tartalmazó könyvtárhoz.

Az eredeti cikket elolvashatja itt:  https://www.visualcomponents.com/insights/articles/modeling-robots-with-visual-components/