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SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

MANUAL DE APRENDIZAJE

CÓDIGO: 89001567

ROBÓTICA INDUSTRIAL

ELECTROTECNIA

ROBÓTICA INDUSTRIAL I. OPERAR UN SISTEMA ROBÓTICO.

N°12

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OPERAR SISTEMA ROBÓTICO HT:T01

ELECTROTECNIA/MECATRÓNICA INDUSTRIAL Tiempo: 4 horas HOJA:1/1

DENOMINACIÓN

y seleccionar el modo de servicio. Cables de comunicación.Robot.Mover ejes individualmente.

ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOSIdentificar los códigos de placa de robot. Computadoras.Reconocer mensajes de la unidad de control Software.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 1.1. IDENTIFICACIÓN DE ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE UN SISTEMA

ROBÓTICO. Mecánicamente, un robot está formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. La constitución física de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan términos como cuerpo, brazo, codo y muñeca. PROCESO DE EJECUCIÓN. 1. Identificar los códigos de placa del robot. 1°Paso.- Identifique las partes y funciones de un sistema robótico. a. Complete la siguiente tabla de acuerdo al sistema robótico empleado. Marca del sistema robótico

Identificación de la carga del robot

Generación del Robot

Grados de libertad

Tipo de montaje

Velocidad máxima

Alcance (mm)

Kuka

b. Describa las funciones que realiza el controlador del robot. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ c. Describa las funciones que cumple el Kuka smartPAD. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 1.2. RECONOCER MENSAJES DE LA UNIDAD DE CONTROL Y

SELECCIONAR EL MODO DE SERVICIO. 1°Paso.- Leer e interpretar los mensajes de la unidad de control del robot.

Fig.: Ventana y contador de mensajes. 1- Ventana de mensajes: aparece en pantalla el mensaje actual. 2 -Contador de mensajes: cantidad de mensajes clasificados por tipo. La unidad de control se comunica con el usuario a través de la ventana de mensajes. Se dispone de cinco tipos de mensajes distintos: Símbolo Tipo

Mensaje de confirmación

Para mostrar los estados en los que se requiera confirmación por parte del operador para que el programa siga ejecutándose Un mensaje de confirmación siempre provoca que el robot pare o no arranque.

Mensaje de estado

Los mensajes de estado informan de los estados actuales del control Los mensajes prestados no se pueden confirmar mientras el estado está pendiente.

Mensaje de observación

Los mensajes de observación aportan información para la correcta operación del robot. Los mensajes de observación es posible confirmar. No obstante, no se deben confirmar porque no detienen el control.

Mensaje de espera

Los mensajes de espera indican el suceso al que está esperando el control. Los mensajes de espera se pueden cancelar manualmente pulsando el botón “Simular”.

Mensaje de dialogo

Los mensajes de diálogo se usan como comunicación o consulta directa con el operador. Aparece una ventana con botones con las distintas opciones disponibles como respuesta.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 2° Paso.- Examinar y confirmar mensajes.

a) Tocar la ventana de mensajes (1) para ampliar la lista de mensajes. b) Confirmar:

• Confirmar cada mensaje pulsando "OK" (2). • Alternativa: Confirmar todos los mensajes pulsando "Todo OK" (3).

c) Volviendo a tocar el mensaje situado más arriba o tocando sobre la "X" del extremo izquierdo de la pantalla se vuelve cerrar la lista de mensajes. 3°Paso.- Seleccionar y ajustar el modo servicio.

a) Mover el interruptor del KCP para el gestor de conexiones. Se visualiza el

gestor de conexiones.

b) Seleccionar el modo de servicio.

c) Volver a colocar el interruptor para el gestor de conexiones en su posición

original. El modo de servicio seleccionado se muestra en la barra de estado del smartPAD.

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1.3. MOVER EJES INDIVIDUALMENTE. 1°Paso.- Pulsar el interruptor de confirmación para activar los accionamientos. En el momento en que se acciona una tecla de desplazamiento o el Space Mouse, se inicia la regulación los ejes del robot y se ejecuta el movimiento deseado. Se puede elegir entre un movimiento continuo o un movimiento incremental. En la barra de estado se deberá seleccionar el valor del incremento.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. El robot del fabricante KUKA es un robot industrial con seis ejes de articulación.

El cuerpo base está fabricado con fundición de metal liviano, lo que resulta una alta frecuencia natural del robot, presentando unas buenas propiedades dinámicas con alta resistencia a las vibraciones.

Lar articulaciones y los reductores se mueven prácticamente libres de juegos, y todas las piezas en movimiento están cubiertas. Todos los motores de accionamiento son servomotores de CA sin escobillas, con técnica enchufable y libres de mantenimiento, asegurados contra sobrecargas.

Los ejes principales son del tipo de lubricación permanente. Es necesario un cambio de aceite solo después de 20.000 horas de servicio. Es rápido y brinda

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ROBÓTICA INDUSTRIAL seguridad de servicio, requiriendo un mantenimiento mínimo y sencillo. Tienen una vida útil promedio entre 10 y 15 años, según el uso.

Está equipado con una unidad de control, cuya electrónica de mando y de potencia se encuentran juntas e integradas en un armario de control. Denominación de los Robots KUKA.

Pos. Descripción KR Robot KUKA. 1 Identificación de carga en kg. 2 Prolongación del brazo con nueva identificación. 3 Serie. 4 Generación. 5 Forma constructiva. 6 Tipo de montaje. 7 Versión. 8 Apodo opcional (nickname).

Resumen de denominaciones. El resumen de denominaciones se subdivide en: Prolongación de brazo: • Lxxx (Long xxx kg): Prolongación del brazo con carga reducida en kg. • Rxxx (Alcance): Indicación del alcance para robots pequeños sixx y scara • Zxxx (Carrera Z): Carrera Z para robots pequeños scara. Ejemplo: KR 16L6 significa KR16 con prolongación del brazo y carga reducida a 6 kg. Serie: 2000: Mecánica del robot desde 2000. Comp: Próximo modelo para serie KR 125/150/200. ID: Módulos de accionamiento integrados en el robot. SCARA: Robots pequeños en versión SCARA. Sixx: Robot de 6 ejes para serie de robots pequeños.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Forma: Arc: Robot de soldadura de trayectoria con base plana y nuevo cableado de motor en eje1. CV: Una unidad lineal KUKA CV ofrece una cubierta para proteger las unidades de accionamientos y de control contra suciedades (por ej. Gotas de materiales de aplicación, medios de estanqueidad, medios de proyección, etc.). HA: Robots con máxima precisión (con posicionamiento exacto), por ej. Para aplicaciones láser. Jet: La serie KUKA jet es una combinación de unidad lineal y robot de brazo articulado. El eje1 es reemplazado por una unidad lineal. K: Robot es montado sobre una consola separada (también disponible en KUKA). Base del robot adicional modificada con brazo de oscilación adelantado. Zona de trabajo de base se encuentra por debajo del eje1. KS: Utilización en el sector de plástico con base plana de un robot de consola y nuevo cableado de motor. P: Robot para concatenación de prensas. PA: Robot especialmente para el sector de paletizado (robot de paletizado). PO: Una unidad lineal KUKA PO es una unidad lineal independiente de un eje montada en un pórtico. SL: Robots de acero inoxidable con clase de protección IP 67 para todos los campos en los que la higiene, la esterilidad y la ausencia de partículas tienen una importancia especial (industria alimentaria o en medicina). Tipo de montaje: C (celling): Montaje contra el techo: F (Floor): Montaje contra el piso. W (Wall): Montaje contra la pared. Versión: A (arctic): Para aplicaciones con ambiente de bajas temperaturas de 283 a 243 °K (10 a -30 °C/50 a -22 °F).

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ROBÓTICA INDUSTRIAL CR (clean room): Clases de limpieza máx. clase de pureza de aire 4/5/6 de acuerdo con la norma DIN EN ISO 14644-1 (corresponde a la clase 10/100/1000 según U.S Federal Standard 209E), en función del tipo de robot y la velocidad máx.

EX (explosión protection): Símbolo CE: Se refiere aquí exclusivamente al cumplimiento de la directiva ATEX. Símbolo EX: Identificación para la prevención de explosiones según 94/4/CE. II: Grupo de aparatos II indica que el aparato puede ser utilizado en todas las zonas (salvo explotación subterránea). 3: Categoría ATEX: En la categoría 3 aparecen gases explosivos raramente o durante cortos espacios de tiempo (<10h/año). Aparatos de la categoría 3 son necesarios para la utilización en la zona de protección 2 contra explosiones (EX). G: a protección contra explosiones se refiere a gases y vapores explosivos, no a polvos. EEx: El aparato es un elemento de servicio protegido contra explosiones y corresponde a las normas EN vigentes. C,nA: Indica los conceptos de protección / los tipos de protección con los cuales se cumplen los criterios de protección contra explosiones. IIB: Grupo de explosión, indica el peligro de encendido permitido de los gases. T3: clase de temperatura: la temperatura superficial es de menos de 200°C. X: Deben respetarse condiciones especiales para la utilización del aparato. F (Foundry): El robot Foundry es apropiado para instalaciones con grado de suciedad elevado y temperaturas altas. El robot Foundry se distingue de las variantes F convencionales por la ampliación de equipamiento Foundry respecto a la muñeca del robot así como del robot completo. S (speed): Versión del robot con valores de potencia aumentados para movimientos aún más veloces.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL WP (wáter proof): Variante protegida contra polvo y salpicaduras de agua. Se pueden alcanzar clases de protección de hasta IP65. Clase de pureza de aire 4 de acuerdo con la norma DIN EN ISO 14644-1 (correspondiente a la clase 10 según U. S. Federal Standard 209E), en función de la velocidad máx. ROBÓTICA. La robótica se define como: El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poli articuladas, dotados de un determinado grado de “inteligencia” y destinados a la producción industrial o a la sustitución del hombre en muy diversas tareas. Un sistema robótico se puede describir, como “Aquel que es capaz de recibir información, de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y ejecutar planes, y de controlar o supervisar su operación”. La robótica es esencialmente pluridisciplinaria y se apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y de la informática, así como en los de nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia artificial. El robot como máquina lleva un desarrollo independiente del término robot. Los progenitores más directos de los robots fueron los telemanipuladores, creados desde 1948 con el objetivo de manipular elementos radioactivos sin riesgo para el operador. Éste consistía en un dispositivo mecánico maestro-esclavo. El manipulador maestro, situado en la zona segura, era movido directamente por el operador, mientras que el esclavo, situado en contacto con los elementos radioactivos y unidos mecánicamente al maestro, reproducía fielmente los movimientos de éste. El operador además de poder observar a través de un grueso cristal el resultado de sus acciones, sentía a través del dispositivo maestro, las fuerzas que el esclavo ejercía sobre el entorno. ESTRUCTURA MECÁNICA DE UN ROBOT. Un robot es una compleja máquina que está compuesta por cuatro subsistemas mayores: Manipulador. Sistema de potencia. Sistema de control. Herramientas del extremo del brazo. El manipulador o brazo es el dispositivo físico usado para mover la herramienta (muñeca y end-effector) o carga útil desde un lugar a otro. Este manipulador es manejado por el sistema de potencia, a través de un movimiento programado almacenado en el sistema de control. La muñeca, montada en el extremo del brazo, permite pequeños cambios de orientación del end-effector y lo sostiene. El end-effector es en general, la interface entre el robot y la operación de

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ROBÓTICA INDUSTRIAL manufactura. La muñeca es considerada parte del aparejo de herramientas del extremo del brazo, ya que es casi tan especializada en su aplicación como el end-effector.

Especificaciones. Las especificaciones generales de un robot incluyen: requerimientos ambientales, dimensiones físicas, requerimientos eléctricos, dimensiones del volumen de trabajo, carga útil, velocidad, precisión, repetitividad en cada eje para diferentes condiciones de trabajo. Las especificaciones de la muñeca y de las herramientas del extremo del brazo se indican en forma separada. Estándares. En la industria de los robots se ha buscado la estandarización para aumentar la seguridad, intercambiar información científica, tener estadísticas confiables acerca del uso de robots confiables, apoyar al comercio de robots y fomentar la educación y entrenamiento. Por ello existen símbolo gráficos introducidos por la ISO, pero su uso no es absoluto. Manipulador. El manipulador es un ensamblaje de eslabones y articulaciones que permiten rotación o traslación entre dos de los eslabones. Estos eslabones son sólidos y son sostenidos por una base (horizontal, vertical o suspendida), con una articulación entre la base y el primer eslabón. El movimiento y las articulaciones definen los “grados de libertad” del robot. Una configuración típica de un brazo robot es la de tres grados de libertad, a la que se añaden las posibilidades de movimiento en la muñeca, llegando a un total de cuatro a seis grados de libertad. Algunos robots tienen entre siete y nueve grados de libertad, pero, por su complejidad, son menos comunes. La base es rígida y está sujeta a una plataforma que la sostiene, generalmente, pero no siempre, el suelo. Cuando se puede mover, comúnmente lo hace a lo

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ROBÓTICA INDUSTRIAL largo de un eje y es para sincronizar el movimiento del robot con el de otros equipos. De esta manera el movimiento de la base sumado al movimiento tridimensional del manipulado proporcionan cuatro grados de libertad. Las distintas posiciones y movimientos se logran con las diferentes relaciones entre las articulaciones y los eslabones. La superficie definida por el máximo alcance del extremo del manipulador es llamada volumen de trabajo, mediante él se suele identificar la configuración de un robot. Las configuraciones típicas en este sentido son la cartesiana, cilíndrica, esférica o antropomórfica (Ver figuras). Dentro de ellos se destacan por su flexibilidad el sistema polar y el de brazo articulado (antropomórfico). Por esto la mayor parte de los robots usados para acabados y soldadura por punto en la industria automotriz son de estos dos tipos. Más abajo se muestra un robot de seis grados de libertad, con su volumen de trabajo

La otra forma de clasificar los manipuladores se refiere al movimiento de la articulación (ver figuras), estas pueden ser: • Transversales, el eslabón que se mueve lo hace en forma perpendicular al

eslabón que lo sostiene. • Rotacionales, el eslabón rota en torno a un eje perpendicular a él. • Telescópicas, el eslabón se mueve paralelamente al soporte, en el mismo

sentido. • Pivotiales, el eje de rotación es perpendicular al eje del eslabón.

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Sistemas de Potencia. Los subsistemas de poder tienen como misión proveer del poder necesario para mover el manipulador. Las posibilidades para proveer esta fuerza son los sistemas eléctricos, neumáticos e hidráulicos. Dentro de estos tres, los más importantes son los eléctricos, debido a su confiabilidad, limpieza y el grado de conocimiento que se tiene de ellos. La relación entre capacidad de carga y velocidad es de un orden aceptable, con ventajas económicas comparativas. Con algunos accesorios de seguridad pueden ser operados sin riesgo en ambientes inflamables. Uno de los inconvenientes que presentan es que en general los sistemas de transmisión de potencia de alta precisión son caros y están sujetos a inexactitudes cuando se desgastan. Los harmonic drives son sistemas más precisos que los trenes de engranajes tradicionales. Los sistemas hidráulicos se usan en robots grandes que deben manejar cargas útiles pesadas, además pueden ser usados en medios hostiles o inflamables con seguridad. Este tipo de robot constituye aproximadamente el 25% de la producción total. Las aplicaciones de los sistemas neumáticos son más limitadas, ya que, al trabajar con un gas compresible (aire) la exactitud se restringe a los extremos del recorrido. En general son usados por los robots tipo pick-and-place, o de secuencia fija con notorias ventajas económicas en relación a los otros sistemas disponibles. Su representación en el mercado alcanza la 10%.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL El motor eléctrico como fuente de potencia. La mayoría de los robots eléctricos usan stepper-motors, servomotores de corriente continua o servomotores de corriente alterna. Los sistemas de control y retroalimentación pueden diferir dependiendo del motor usado. Los robots que usan stepper-motors pueden funcionar como un ciclo de loop abierto. Un motor dado tiene una desviación angular específica para cada pulso eléctrico que recibe. Estos motores varían desde 15 grados/pulso (24 pulsos por revolución) hasta 0,5 grados/pulso (720 pulsos por rev.). El control sobre el motor debe hacer que éste acelere durante un apropiado número de pulsos, se mueva durante otra cantidad de pulsos y desacelere el motor hasta detenerse, alcanzando la desviación angular deseada con un cierto número de pulsos. El sistema de control determina el número de pulsos y el desfase angular deseado, por otra parte, el tamaño de los pasos está dado por el diseño del motor. Si el motor deja de rotar siguiendo el patrón de desfase angular, incurrirá en un error cuya magnitud quedará definida por la diferencia entre el desfase angular programado y el real. Ya que la mayoría de estos motores funciona con loop abierto, el controlador no es capaz de notar cuando un pulso es pasado por alto y no registra la imprecisión. Esta es la mayor desventaja que presenta este tipo de motor. Los motores de pulso de loop cerrado no presentan este inconveniente y pueden lograr ser tan precisos como los sistemas servo. Además de esto, estos sistemas tienen poca potencia. Los motores de corriente continua y alterna usan sistema servo con loop cerrado. Las diferencias en relación a los motores convencionales similares se remiten al diseño del rotor (menor diámetro para tener un menor momento de inercia y un mejor control), a un mayor diámetro del alambre de la bobina para una menor pérdida de energía en forma de calor, y a una mayor sensibilidad a cambios en el voltaje para un mejor control del torque y velocidad, especialmente en el arranque. En los robots de tipo medio se usan en forma extensiva los servomotores de corriente continua de magneto permanente. Las características de velocidad y torque presentadas por estos motores tienen un carácter bastante lineal. También existe una serie de servomotores de corriente alterna que muestran estas mismas características y son en general motores de corriente continua sin escobillas. Además de estas cualidades, se busca que el motor usado responda linealmente a cambios de voltaje, los sistemas de control pueden corregir las desviaciones de linealidad, pero se prefiere no corregir fallas de hardware

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ROBÓTICA INDUSTRIAL mediante software. Los motores de corriente continua existen en una variada gama de potencias a un precio relativamente bajo, por otro lado los controladores para los servomotores de corriente alterna son más caros pero estos motores no están sujetos al desgaste de las escobillas y tienen menores gastos de mantención. En cuanto a la forma en que se transmite la potencia, es importante contar con reductores potentes, pero de peso y tamaño reducidos, para no perder potencia ni capacidad de carga. Los tornillos sinfín que se usan son de rosca doble o triple, pero en el último tiempo ha aumentado la utilización de los tornillos de bolas recirculantes. Estos presentan ventajas en cuanto a la predictibilidad de su vida útil, eficiencia, precisión y bajo torque de arranque. Sistemas hidráulicos. Los sistemas de potencia hidráulicos fueron usados ampliamente en los primeros robots, pero su empleo ha disminuido notoriamente con el paso del tiempo. Las unidades hidráulicas se destacan por el gran peso que pueden manejar, la alta velocidad de operación y su construcción con componentes más económicos que los motores eléctricos. El dispositivo de servocontrol dirige el sistema hidráulico mediante servoválvulas, éstas proporcionan una buena sensibilidad a los cambios en el voltaje con un corto tiempo de respuesta. Debido a la rapidez de operación de estas válvulas y por la histéresis del sistema, la presión dentro del circuito hidráulico puede llegar a ser hasta cinco veces mayor que la presión de operación típica. Una de las limitaciones de la precisión y repetibilidad de los sistemas hidráulicos es la fluctuación de las temperaturas alcanzadas por el aceite. La falta de exactitud y repetibilidad no es un problema para tareas como el soldado y la pintura, pero si lo es en el ensamblaje o pintura de detalles. Cuando se hacen movimientos pequeños, la fricción en las barras puede causar un indeseado movimiento discontinuo o a tirones. Esta falencia puede ser disminuida con un adecuado mantenimiento del equipo y, en general el roce en el pistón no produce inexactitudes, salvo en el caso mencionado. El servocontrol del sistema hidráulico es sensible a la suciedad y a las pequeñas partículas de polvo, mucho más que los sistemas hidráulicos convencionales. Al producirse oxidación, se liberan partículas que dificultan el correcto funcionamiento del control. Este fenómeno se reduce usando aceites de alta calidad y manteniéndolos muy limpios, evitando además el desgaste y recalentamiento.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Otra desventaja de estos sistemas es el menor conocimiento que se tiene acerca de ellos y el menor número de técnicos especializados en los controladores y servoválvulas. Sistemas neumáticos. La utilización de estos sistemas está restringida a los robots del tipo pick-and-place y puede ser utilizado en una base servo, pero sólo se hace en muy pocos casos. En general estos dispositivos actúan contra paradas mecánicas, o con interruptores de distintos tipos que señalan los límites del recorrido. Los sistemas mecánicos usan menor potencia que los hidráulicos o eléctricos y mueven robots con cargas útiles livianas. En resumen, los sistemas neumáticos son útiles y rápidos manejando cargas livianas en robots tipo pick-and-place, pero ese es su límite, para aplicaciones más exigentes se debe recurrir a uno de las otras posibilidades. Subsistemas de Control. El subsistema de control tiene tres funciones, en primer lugar dirige al sistema de potencia para que mueva al manipulador en una forma predeterminada. En segundo lugar, el sistema de control almacena uno varios programas, así como la información recogida durante el proceso mismo del programa. En tercer lugar cuenta con diversos sistemas que permiten la comunicación, ingreso y egreso de datos, en forma de teclados, pantallas, medios magnéticos. En general se suele hacer una división entre sistemas convencionales y servo controlados. También suele clasificarse a los controladores según su nivel tecnológico (bajo, medio, alto y adaptativo). Dentro de los sistemas de baja tecnología se encuentran controladores del tipo reles, air logic, drum secuencer, PLC para controladores convencionales. El uso de microprocesadores es opcional. La reprogramación se hace on-line, toma tiempo y puede requerir ajustes mecánicos. Se usan típicamente en robots pick-and-place con cuatro grados de libertad y en general son unidades aisladas no integradas a redes de comunicación mayores. Los controladores de tecnología media se usan en servorobots con control de punto a punto, generalmente con seis grados de libertad. Este tipo de robot no controla la trayectoria entre puntos, sólo están fijados los puntos de referencia para el movimiento. Poseen entradas y salidas (I/O) discretas, pero no tienen capacidades de comunicación computacional. Esta característica, junto con

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ROBÓTICA INDUSTRIAL otras, como la interpolación lineal y circular y la programación off-line pueden ser agregados como opciones adicionales al robot Los controladores de robots de alta tecnología cuentan con más memoria, interfaz de comunicación computacional, coprocesadores y sensores inteligentes, de visión o tacto. Además de esto, los programas pueden ser modificados rápidamente. Los robots adaptativos son sistemas de alta tecnología con mayor capacidad sensorial y de interfaz. El nivel de inteligencia de esta tecnología es mayor, permitiendo su programación en forma adaptativa. Esto le permite al robot localizar, asir, mover o soltar objetos distribuidos al azar. Durante este procedimiento, el controlador puede corregir la posición, velocidad y fuerza. De esta manera después de cierto tiempo el robot estaría capacitado para reconocer su ambiente y desenvolverse con soltura en él, interactuando con otras máquinas controladas por computador. El uso de controladores CNC en robots presenta variadas ventajas en relación con su complementación con sistemas CAD/CAM. A través de estos últimos se puede definir el radio de acción del robot y sus tareas de forma eficiente, generando el código para el control numérico del robot. En general se puede asociar un sistema CNC de una máquina herramienta al sistema de un robot, ya que este último es programado como si se tratase de una máquina herramienta con cinco o seis grados de libertad, para controlar la orientación de la herramienta en operaciones como soldado, acabado, etc. Manipulator Sensing. Para poder trabajar con precisión, el controlador debe reconocer posiciones, calcular velocidades y aceleraciones para distintos movimientos rectilíneos o angulares. Para conocer las posiciones el robot cuenta con diversos sensores para controlar el manipulador, encoders, resolvers, tacometros y LVDTs. Todos estos sensores son evaluados según su capacidad de resolución, precisión, linealidad, rango, tiempo de respuesta y repetitividad. Los encoders ópticos son dispositivos digitales, que usan LEDs como transmisores y receptores (existen también otros tipos de transmisores y receptores) y están diseñados para el posicionamiento absoluto o incremental. Los resolvers, tacometros y LVDTs (Linear Variable Differential Transformer) son sistemas analógicos que funcionan a voltajes más altos y permiten el posicionamiento absoluto.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Por sus características, necesitan además equipo adicional de conversión análogo-digital. En base a las señales de salida de estos sensores, el controlador calcula el desplazamiento. La complejidad de estos cálculos y el poder requerido para el controlador dependen de la configuración del brazo del robot, siendo los más simples los cartesianos y los más complejos los de brazo articulado que necesita mayor poder computacional. Para determinar el desplazamiento los controladores ubican el punto inicial y cuentan el número de señales de encendido y apagado recibidas desde el encoder hasta el punto actual, los encoders de cuadratura pueden indicar al controlador la dirección en que se está moviendo el motor o cilindro, y en base a la información proporcionada por este sensor, el controlador puede calcular la velocidad y la aceleración del movimiento. El encoder incremental proporciona sólo el conteo del desplazamiento, que debe ser procesado para obtener información más precisa y variada. Generalmente el sistema de control no conoce la posición del manipulador o una posición de referencia (home), cuando el equipo se enciende. Por este motivo antes de realizar cualquier tarea, se hace que el robot identifique su posición de referencia. El marcador del encoder se usa junto a interruptores de límite para definir una posición de referencia precisa. En la figura siguiente se muestra un esquema de los pasos de un encoder incremental. También existen encoders absolutos que permiten conocer la posición de cada articulación en cualquier momento, incluso al encenderse. Para estos encoders se utiliza el código binario o el código grey, este último tiene las ventajas de que para cualquier desplazamiento hay sólo un bit que cambia de encendido a apagado y sus capacidades de chequeo de error son mayores. Los encoders absolutos sólo son válidos para una revolución. Para mantener el posicionamiento absoluto completo, se usan dos de estos encoders unidos por engranajes apropiados o bien se usan con un circuito de conteo constante.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL El resolver (ver figura) es un transformador rotatorio, compuesto por un rotor con la primera bobina, y dos pares de espirales estatores como segunda bobina, estas últimas con una desviación de 90° eléctricos entre ellas. De esta manera se generan dos ondas de salida, una curva de seno para la primera bobina y una de coseno para la segunda. En todo momento, la posición del rotor genera un voltaje específico en relación a las dos bobinas. La información recogida es procesada en forma simultánea, permitiendo la identificación de la posición absoluta del rotor. La dirección y velocidad de rotación pueden ser determinadas también por el análisis de las ondas obtenidas. Dentro de las ventajas del resolver se incluyen la fiabilidad y bajo ruido con un rango de señales de 0 - 120 volts, la información de velocidad y una buena resistencia a las vibraciones. Sus desventajas son el tamaño, los cambios térmicos de impedancia y el alto costo de los equipos de conversión análogo-digital. Estos aparatos se comportan igual que los encoders absolutos para determinar posiciones absolutas, también requieren de un tren de engranajes para el posicionamiento absoluto constante. El robot también comprende una unidad de control y una unidad de operación además los cables de conexión y el software. 1 Control (armario de control KR C4) 2 Manipulador (mecánica del robot) 3 Unidad manual de programación y de operación (KUKA smartPAD)

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Todo aquello fuera de los límites del propio robot recibe el nombre de Periféricos: • Herramientas (efector/herramienta). • Dispositivos de protección. • Cintas transportadoras. • Sensores, etc.

MECÁNICA DE UN ROBOT KUKA. El manipulador es la mecánica del robot propiamente dicha. Consta de un número de elementos (ejes) móviles encadenados entre sí. También recibe el nombre de cadena cinemática.

1 Manipulador (mecánica del robot) 2 Inicio de la cadena cinemática: Pie del robot (ROBROOT) 3 Final libre de la cadena cinemática: Brida (FLANGE)

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ROBÓTICA INDUSTRIAL El movimiento de los distintos ejes es ejecutado por la regulación selectiva de los servomotores. Estos están unidos a los distintos componentes del manipular por medio de reductores. Resumen de los componentes mecánicos del robot: 1. Base. 2. Columna giratoria. 3. Compensación de peso. 4. Brazo de oscilación. 5. Brazo. 6. Muñeca.

Nota: Los rangos de movimiento de los ejes A1 hasta A3 y el eje de la muñeca A5 del robot se encuentran limitados por medio de topes finales mecánicos con amortiguadores.

UNIDAD DE CONTROL DEL ROBOT KR C4.

La mecánica del robot se mueve por medio de servomotores regulados por la unidad de control KR C4.

Características del control KR C4. • Unidad de control del robot (cálculo de trayectoria): Regulación de los seis

ejes de robot y uno o dos ejes externos. • Control de proceso: Soft PLC integrado según

IEC61131 • Control de seguridad • Control de movimiento • Opciones de comunicación por medio de sistemas

de BUS (p. ej. ProfiNet, Ethernet IP, Interbus) - Unidades de control con memoria programable

(PLC) - Otras unidades de control - Sensores y actuadores

• Opciones de comunicación por red: - Ordenador principal - Otras unidades de control

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ROBÓTICA INDUSTRIAL EL KUKA SMARTPAD. Un robot KUKA se controla con una consola de operación: el KUKA smartPAD

CARACTERÍSTICAS DEL KUKA SMARTPAD. Pos. Descripción

1 Botón para desenchufar el smartPAD.

2 Interruptor de llave para acceder al gestor de conexiones. El conmutador únicamente se puede cambiar cando está insertada la llave. El gestor de conexiones permite cambiar el modo de servicio.

3 Pulsador de PARADA DE EMERGENCIA. Para detener el robot en situaciones de peligro. El pulsador de PARADA DE EMERGENCIA se bloquea cuando se acciona.

4 Space Mouse: Para el desplazamiento manual del robot

5 Teclas de desplazamiento: Para el desplazamiento manual de robot.

6 Tecla para ajustar el override de programa

7 Tecla para ajustar el overradi manual

8 Tecla del menú principal: Muestra las opciones de menú en el Smart HMI

9 Teclas tecnológicas. Sirven principalmente para ajustar los parámetros de paquetes tecnológicos. Su función exacta depende del paquete tecnológico instalado.

10 Tecla de arranque: con la tecla de arranque se inicia un programa

11 Tecla de arranque hacia atrás. Con esta tecla se inicia un programa en sentido inverso. El programa se ejecuta paso a paso.

12 Tecla STOP. Con esta tecla se detiene un programa en ejecución

13 Tecla del teclado: Muestra el teclado. Generalmente no es necesario mostrar el teclado porque el Smart HMI detecta cuando es necesario introducir datos con el teclado y lo abre automáticamente.

Partes del Kuka smartPAD

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ROBÓTICA INDUSTRIAL REPRESENTACIÓN DE LA POSICIÓN. Para localizar un cuerpo rígido en el espacio es necesario contar con una herramienta que permita la localización espacial de sus puntos. En un plano el posicionamiento tiene dos grados de libertad, y por tanto la posición de un punto vendrá definido por dos componentes independientes. En el caso de un espacio tridimensional será necesario emplear tres componentes.

SISTEMA CARTESIANO DE REFERENCIA. Normalmente los sistemas de referencia se definen mediante ejes perpendiculares entre sí con un origen definido. Estos se denominan sistemas cartesianos, y en el caso de trabajar en el plano (2 dimensiones), el sistema de referencia OXY correspondiente queda definido por dos vectores coordenados OX y OY perpendiculares entre sí con un punto de intersección común O. Si se trabaja en el espacio (tres dimensiones), el sistema cartesiano OXYZ está compuesto por una terna orto-normal de vectores coordenados OX, OY, y OZ, En las representaciones de la posición de un objeto en el espacio podemos tener: • Coordenadas cartesianas. • Coordenadas polares o cilíndricas. • Coordenadas esféricas

REPRESENTACIÓN DE LA ORIENTACIÓN. Un punto queda totalmente definido en el espacio a través de los datos de su posición. Sin embargo, para el caso de un sólido, es necesario además definir cuál es su orientación con respecto a un sistema de referencia. En el caso de un robot, no es suficiente con especificar cuál debe ser la posición de su extremo, sino que en general, es también necesario indicar su orientación.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL MATRICES DE ROTACIÓN. Las matrices de rotación son el método más extendido para la descripción de orientaciones, debido principalmente a la comodidad que proporciona el uso del álgebra matricial. Para la figura anterior, la matriz:

Es llamada matriz de rotación, y define la orientación del sistema OUV con respecto al sistema OXY, y que sirve para transformar las coordenadas de un vector en un sistema a las del otro. También recibe el nombre de cosenos directores.

En el caso de dos dimensiones, la orientación viene definida por un único parámetro independiente. Si se considera la posición relativa del sistema OUV girado un ángulo α sobre el OXY, tras realizar los correspondientes productos escalares, la matriz R será de la forma:

Para el caso en que α = 0, en el que los ejes coordenados de ambos sistemas coinciden, la matriz R corresponderá a la matriz unitaria.

Para el caso de sistemas de tres dimensiones, se tendrá:

A la hora de programar, poner en servicio y operar con robots industriales, los sistemas de coordenadas juegan un papel importante. En la unidad de control del robot se encuentran definidos los siguientes sistemas de coordenadas:

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ROBÓTICA INDUSTRIAL • WORLD | Sistema de coordenadas

universales. • ROBROOT | Sistema de coordenadas en

el pie del robot. • BASE|Sistema de coordenadas de base. • FLANGE|Sistema de coordenadas de

brida. • TOOL|Sistema de coordenadas de

herramienta. LOS SISTEMAS DE COORDENADAS.

Para el desplazamiento manual del robot, se debe seleccionar un sistema de coordenadas respecto al cual se pueden hacer referencia los movimientos del robot. Se disponen de cuatro sistemas: Sistema de coordenadas específicas de ejes, en el cual cada eje puede ser desplazado individualmente en dirección positiva o negativa. Sistema de coordenadas universales. Su origen se encuentra en la base del robot.

Sistema de coordenadas de la pieza, el origen se puede tomar en una pieza sobre la que trabaja, en nuestro caso este no es de mucha utilidad, y se puede decir que para el movimiento en manual, este coincide con el universal. Sistema de coordenadas de la herramienta, el origen se encuentra en la herramienta. Se recomienda utilizar el de coordenadas universales, aunque para tener un mayor control del robot, y sacarlo de alineamientos de ejes puede resultar más efectivo el de coordenadas específicos de ejes.

ELECTROTECNIA 28

ROBÓTICA INDUSTRIAL Recordar que las rotaciones son: A giro en torno al eje Z. B giro en torno al eje Y C giro en torno al eje X OPERACIONES CON MATRICES. Suma de matrices Sean A =(aij) y B =(bij) dos matrices m x n. Entonces la suma de A y B es la matriz m x n de A + B dada por:

an+bna12+b12+…a1n+b1n a21+b21an+b22…a2n+b2n . . . .

A+B= (AIJ+BIJ)= . . . . . . . . am1+bm1an2+bm2…amn+bmn

la suma de dos matrices está definida solo cuando las matrices son del mismo

tamaño. Así por ejemplo no es posible sumar las matices

654321

y

−7452

01 o

las matrices vectores

21

y

321

.

EJEMPLO:

A=

− 04722

11 y B=

−

−

270348

La suma A+B si se encuentra definida ya que ambas son del mismo tamaño, es decir la condición necesaria para que 2 o más matrices se puedan sumar es que todas sean del mismo tamaño.

ELECTROTECNIA 29


A+B = ( ) ( )( ) ( )( ) ( )

−+−+++−

2074073242

181 =

−

−

23752

97

A-B = ( )( ) ( )

( ) ( )( ) ( )( )

−−−−−−+−−

2074073242

181 =

−−

−

21171

279

Multiplicación de una matriz. Por punto escalar: si A(aij) es una matriz de n x n y si α es un escalar , entonces la matriz m x n de α A, está dada por:

αA= (α ají) =

mnm2m1

2n2212

1n1211

aaa

aaaaaa

aaa

aaaaαα

Sean A, B y C tres matrices de m x n y sean α y β dos escalares, entonces:

i) A + 0 = A ii) 0 A = 0 iii) A + B = B + A “ley conmutativa para a suma de matrices” iv) (A+B)+C=A+(B+C) “ley asociativa para la suma de matrices” v) α (A+B) = α A+ α B “ley distributiva para la multiplicación por un

escalar” vi) A = A

vii) (α + β)A= α A + β A

Sea a=

na

aa

2

1

y b=

n

2

1

b

bb

dos vectores, entonces el punto escalar de ay b, denotado

por a·b está dado por a·b =a1b1+a2b2+…anbn. Al tomar el producto punto escalar de a y b es necesario que a y b tengan el mismo número de componentes. Dos matrices se pueden multiplicar solo si el número de columnas de la primera matriz es igual al número de renglones de la segunda, de otra manera los

ELECTROTECNIA 30

ROBÓTICA INDUSTRIAL vectores que forma el renglón i en A y la columna j en B no tendrá el mismo número de componentes y el producto punto en la ecuación no está definido. Ley asociativa para la multiplicación de matrices. Sea A(aij) una matriz de n x m B(bij) una matriz de m x p y C(cij) una matriz de p x q, entonces la ley asociativa A(BC)=(AB)C se cumple y ABC, definida por cualquiera de los lados, es un matriz de n x q. EJEMPLO:

A=

−−

861422

B=

−

−642

531

1. AB La matriz A es una matriz de 3 (renglones) x 2 (columnas) y La matriz B es una matriz de 2 (renglones) x 3 (columnas)

AB=

−−

861422

.

−

−642

531 =

−−−−

1814222616222142

2. BA La matriz B es una matriz de 2 (renglones) x 3 (columnas) y La matriz A es una matriz de 3 (renglones) x 2 (columnas)

AB=

−

−642

531.

−−

861422

=

− 56164116

EFECTO DE LOS MENSAJES. Los mensajes influyen sobre la funcionalidad del robot. Un mensaje de confirmación siempre provoca que el robot pare o no arranque. Entonces el mensaje se debe confirmar para que se pueda mover el robot. El comando "OK" (confirmar) exige al operador que reaccione activamente ante el mensaje.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Modo de servicio de un robot KUKA. 1. T1 (Manual velocidad reducida).

• Para el modo de test, programación y programación por aprendizaje. • Velocidad en el modo de programación máx. 250 mm/s. • Velocidad en el modo manual máx. 250 mm/s.

2. T2 (Manual velocidad alta).

• Para servicio de test. • Velocidad en el modo de programación según la velocidad programada. • Modo de servicio manual: no posible.

3. AUT (Automático).

• Para robots industriales sin unidad de control superior. • Velocidad en el modo de programación según la velocidad programada. • Modo de servicio manual: no posible.

4. AUT EXT (Automático Externo).

• Para robots industriales con unidad de control superior (PLC). • Velocidad en el modo de programación según la velocidad programada. • Modo de servicio manual: no posible.

Servicio manual T1 y T2. El servicio manual sirve para realizar los trabajos de ajuste. Se consideran trabajos de ajuste todos los trabajos que deban llevarse a cabo en el robot para poder ser operado en servicio automático. Entre ellos: • Aprendizaje / programación. • Ejecutar programa en modo tecleado (comprobación / verificación). Los programas nuevos o modificados siempre se deben probar primero en el modo de servicio Manual Velocidad reducida (T1). Modos de servicio Automático y Automático externo. • Todos los dispositivos de seguridad y protección deben estar debidamente

montados y en condiciones de funcionamiento. • Todas las personas deben estar fuera de la zona delimitada por el dispositivo

de protección.

ELECTROTECNIA 32


Movimiento de los ejes del robot. • Cada eje individualmente en dirección positiva y

negativa • Para ello se utilizan las teclas de desplazamiento o

el Space Mouse del KUKA smartPAD. • La velocidad puede cambiarse (override manual:

HOV) • Los procesos manuales sólo se pueden efectuar en

el modo de servicio T1. • Debe estar pulsado el interruptor de confirmación.

Diagrama de relación entre cinemática directa e inversa

CINEMÁTICA DEL ROBOT. La cinemática del robot estudia el movimiento del mismo con respecto a un sistema de referencia. Así la cinemática se interesa por la descripción analítica del movimiento espacial del robot como una función del tiempo, y en particular por las relaciones entre la posición y la orientación del extremo final del robot con los valores que toman sus coordenadas articulares. Existen problemas fundamentales a resolver en la cinemática del robot; el primero de ellos se conoce como el problema cinemático directo, y consiste en determinar cuál es la posición y orientación del extremo final del robot, con respecto a un sistema de coordenadas que se toma como referencia, conocidos los valores de las articulaciones y los parámetros geométricos de los elementos del robot; el segundo, denominado problema cinemático inverso, resuelve la configuración que debe adoptar el robot para una posición y orientación del extremo conocidas.

ELECTROTECNIA 33

ROBÓTICA INDUSTRIAL II. CALIBRACIÓN DEL ROBOT. HOJA EN BLANCO

N°1

ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOSCalibrar posición de robot. Computadoras.

Software.Robot.Medio de auxiliar técnico EMD.

DENOMINACIÓN

CALIBRACION DEL ROBOT HT:T02


ELECTROTECNIA 34

ROBÓTICA INDUSTRIAL 2.1. CALIBRAR POSICIÓN DE ROBOT. Sólo un robot industrial perfecta y completamente ajustado puede funcionar de manera óptima. Porque sólo entonces ofrece una total precisión en los puntos y la trayectoria y, sobre todo, puede desplazarse con movimientos programados.

PROCESO DE EJECUCIÓN. 1° Paso. Llevar el robot a la posición de ajuste inicial

2° Paso. Seleccionar en el menú principal la secuencia Puesta en servicio>Ajustar >EMD > Con corrección de peso > Ajuste inicial. Se abrirá una ventana. Se visualizaran todos los ejes que se deben ajustar. El eje con el número más bajo está marcado. 3° Paso. En los ejes marcado en la ventana, retirar la tapa protectora del cartucho de medición (Si se le da la vuelta al EMD, puede utilizarse como destornillador). Enroscar el EMD en el cartucho de medición.

4° Paso. Colocar el cable de medición en el EMD y conectarlo en el conector X32 de la caja de conexiones del robot.

ELECTROTECNIA 35


5° Paso. Pulsar Ajustar. 6° Paso. Situar el pulsador de validación en la posición intermedia, pulsar la tecla de arranque y mantenerla pulsada.

Cuando el EMD ha recorrido el punto más bajo de la entalladura de medición, quiere decir que se ha alcanzado la posición de ajuste. El robot se detiene automáticamente. Los valores se guardan. En la ventana, el eje queda oculto. 7° Paso. Retirar del EMD el cable de medición. A continuación, retirar el EMD del cartucho de medición y volver a colocar la tapa protectora. 8° Paso. Repetir los pasos del 2 al 5 en los ejes que se desean ajustar. 9° Paso. Cerrar la ventana. 10° Paso. Retirar de la conexión X32 el cable de medición. HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. PUESTA EN SERVICIO DEL ROBOT. El robot del fabricante KUKA es un robot industrial con seis ejes de articulación.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL El cuerpo base está fabricado con fundición de metal liviano, lo que resulta una alta frecuencia natural del robot, presentando unas buenas propiedades dinámicas con alta resistencia a las vibraciones.

Lar articulaciones y los reductores se mueven prácticamente libres de juegos, y todas las piezas en movimiento están cubiertas. Todos los motores de accionamiento son servomotores de CA sin escobillas, en técnica enchufable y libres de mantenimiento, asegurados contra sobrecargas.

Los ejes principales son del tipo de lubricación permanente. Es necesario un cambio de aceite solo después de 20.000 horas de servicio. Es rápido y brinda seguridad de servicio, requiriendo un mantenimiento mínimo y sencillo. Tienen una vida útil promedio entre 10 y 15 años, según el uso.

Principio de ajuste. Sólo un robot industrial perfecta y completamente ajustado puede funcionar de manera óptima. Porque sólo entonces ofrece una total precisión en los puntos y la trayectoria y, sobre todo, puede desplazarse con movimientos programados. El proceso completo de ajuste incluye el ajuste de cada uno de los ejes. Con un medio auxiliar técnico (EMD = Electronic Mastering Device) se asigna un valor de referencia a cada eje en sus posición mecánica cero (por ejemplo, 0°). Como con este proceso se hace coincidir la posición mecánica y eléctrica del eje, cada eje recibe un valor angular unívoco. Para todos los robots la posición de ajuste es similar, pero no idéntica. Las posiciones exactas pueden diferir también entre los distintos robots de un mismo tipo. El robot consta de una base fija, sobre la cual gira, alrededor de un eje vertical, la “columna giratoria”, con un brazo de oscilación, un brazo y una muñeca.

La carga y el peso propio de los componentes de la articulación se compensan estáticamente, casi completamente por medio de un sistema hidroneumático de compensación de peso de circuito cerrado. Este sistema soporta el eje 2, y puede variarse su efecto de acuerdo con la carga y posición del robot.

La medición de los trayectos para los ejes se realiza a través de un sistema de medición absoluto con un resolver para cada eje.

ELECTROTECNIA 37

ROBÓTICA INDUSTRIAL El accionamiento se efectúa por medio de servomotores de CA de baja inercia, de mando transistorizado. En las unidades motrices van integrados el resolver y el freno. El campo de trabajo del robot es limitado en todos los ejes por medio de fin de carrera software, además limitándose los ejes 1,2,3,5 por medio de topes finales mecánicos de absorción de energía.

Valores angulares de la posición mecánica cero (=valores de referencia).

Eje Generación de robots “Quantec”

Otros tipos de robot (por ejemplo, la serie 2000, KR 16, etc)

A1 -20° 0° A2 -120° -90° A3 +120° +90° A4 0° 0° A5 0° 0° A6 0° 0° ¿Cuándo se realiza un ajuste? En principio, un robot siempre debe estar ajustado. Se debe realizar un ajuste en los siguientes casos: • En la puesta en servicio. • Después de haber efectuado trabajos de mantenimiento en los componentes

que influyen sobre el registro de valores de posición (por ejemplo, el motor con resolver o RDC).

ELECTROTECNIA 38

ROBÓTICA INDUSTRIAL • Cuando se hayan movido los ejes del robot sin el control (por ejemplo, por

medio de un dispositivo de liberación). • Después de haber efectuado reparaciones o solucionado problemas

mecánicos, antes de que se pueda realizar el ajuste primero hay que desajustar el robot. Después de haber cambiado un reductor. Después de una colisión contra un tope final a una velocidad mayor de 250

mm/s. Tras una colisión.

Advertencias de seguridad para el ajuste. En robots sin ajustar, su funcionamiento queda considerablemente limitado: • No se puede utilizar el modo de programación: el robot no puede desplazarse

a los puntos programados. • No puede haber ningún proceso manual: no es posible efectuar movimiento

en los sistemas de coordenadas. • Los interruptores de final de carrera de software están desactivados. Advertencia!!: En un robot desajustado, los finales de carrera software se encuentran desactivados. El robot puede desplazarse y chocar contra los amortiguadores de los topes finales, por lo que podrían sufrir daños y tener que cambiarlos. En la medida de lo posible, no mover un robot desajustado o reducir el override manual lo máximo posible. Se ajusta cuando se determina el punto cero del eje. El eje se mueve hasta que alcanza el punto cero mecánicos. Es el caso cuando el palpador llega al punto más profundo de la entalladura de medición. Por ello cada eje dispone de un cartucho y una marca de ajuste. 1. EMD (Electronic Mastering Device). 2. Cartucho de medición. 3. Palpador. 4. Entalladura de medición. 5. Marca de preajuste.

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SEGURIDADES – ROBOT. • Para realizar trabajos de reemplazo, ajuste, mantenimiento o reparación, debe

desconectarse el sistema de robot y asegurarlo contra una puesta en marcha indebida mediante uno o varios candados.

• Después de una colisión a velocidad mayor a la de desplazamiento manual contra los topes de uno o varios ejes, deben reemplazarse inmediatamente los topes afectados por nuevos.

• El operario deberá informar inmediatamente a su responsable de cualquier anomalía que observe en el robot, y utilizarlo solo cuando este esté en condiciones idóneas

• Cualquiera (responsables o personal de mantenimiento) que haga una modificación en el robot que pudiera incidir sobre las seguridades, deberá avisar inmediatamente a todos y cada uno de los operarios, debiéndole ser aprobada previamente tal modificación por el Coordinador de Seguridad e Higiene.

• Cuando se tenga que entrar dentro del recinto cerrado, la puerta deberá permanecer abierta durante todo el tiempo que haya una persona dentro, por lo tanto cuando alguien vaya a cerrar la puerta deberá asegurarse de que no hay nadie dentro, y siempre, uno de los que está dentro deberá tener la llave que rearma el micro de la puerta.

• Cuando haya que mover el robot para trabajos de ajuste o programación que requieran entrar dentro de la célula, solo podrá haber una persona dentro, la que está en posesión de la consola de programación, estará permanentemente atento a los movimientos del robot, tendrá la puerta abierta y trabajará en modo de funcionamiento manual-lento, o sea, en T1. Nunca en T2 (manual rápido).

• Para trabajos en el sistema de compensación de peso, debe asegurarse mecánicamente el eje en el cual apoya el mismo, para evitar movimientos independientes.

ELECTROTECNIA 40

ROBÓTICA INDUSTRIAL • En caso de fallos, puede moverse mecánicamente el robot a través de los

accionamientos de los ejes principales. Debe ser utilizado exclusivamente en caso de emergencia (p.e. liberar a una persona). Esto ha de hacerse con el interruptor principal del armario desconectado y candado. Una vez movido el robot mecánicamente, deben ajustarse todos los ejes del robot.

• Los motores, durante el servicio alcanzan temperaturas que pueden causar quemaduras en la piel.

• Si por cualquier motivo se ha de sacar un servomotor (por avería o cambio de este), el eje del servomotor que se va a quitar deberá estar firmemente sujeto, ya que dejarán de actuar los frenos y ese eje se caerá con el peligro de colisión que puede originar. Además, si este eje se mueve, habrá que volver a ajustar todos los ejes del robot.

• Nunca desconectar una manguera estando conectado el robot

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ROBÓTICA INDUSTRIAL III. INICIALIZAR UN SISTEMA ROBÓTICO. HOJA EN BLANCO

N°123456 Consultar la posición actual del robot.

ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOSMedir herramienta con el método XYZ 4 puntos. Computadora.Medir herramienta con el método de referencia XYZ. Software.Medir herramienta con el método ABC-World. Robot.Medir herramienta con el método ABC-2 puntos. Herramienta.Medir base mediante el método de 3 puntos.

DENOMINACIÓN

INICIALIZAR UN SISTEMA ROBÓTICO HT:T03


ELECTROTECNIA 42

ROBÓTICA INDUSTRIAL 3.1. MEDIR HERRAMIENTA CON EL MÉTODO XYZ 4 PUNTOS. 1°Paso.- Ingresar al menú principal. Seleccionar Puesta en servicio > Medir > Herramienta > XYZ 4 puntos 2°Paso.- Indicar el número y un nombre para la herramienta que se quiere medir. Confirmar pulsando continuar. 3°Paso.- Acercar un punto de referencia con el TCP. Pulsar la tecla de función programable. Medir y confirmar el diálogo "¿Aceptar la posición actual?" "Se reanuda la medición" pulsando Sí. 4°Paso.- Con el TCP desplazarse al punto de referencia desde otra dirección. Pulsar de nuevo la tecla Medir y confirmar el diálogo pulsando Sí.

5°Paso.- Repetir dos veces el paso 4. 6°Paso.- Se abre la ventana para introducir los datos de carga. Introducir correctamente los datos de carga y confirmar con continuar. 7°Paso.- Se abre una ventana con los valores X, Y y Z determinados para el TCP y la precisión de medición se puede leer debajo de Errores.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Los datos se pueden guardar directamente pulsando Guardar. 3.2. MEDIR HERRAMIENTA CON EL MÉTODO DE REFERENCIA XYZ. En el método de referencia XYZ, la medición de una nueva herramienta se efectúa con una herramienta ya medida. La unidad de control del robot compara las posiciones de la brida y calcula el TCP de la nueva herramienta.

1°Paso.- Seleccionar en el menú principal la secuencia Puesta en servicio > Medir > Herramienta > Referencia XYZ 2°Paso.- Asignar un número y un nombre para la nueva herramienta. Confirmar pulsando continuar. 3°Paso.- Introducir los datos del TCP de la herramienta ya medida. Confirmar pulsando continuar. 4°Paso.- Acercar un punto de referencia con el TCP. Pulsar en Medir. Confirmar pulsando Continuar. 5°Paso.- Liberar la herramienta y desmontarla. Montar la nueva herramienta. 6°Paso.- Acercar el punto de referencia con el TCP de la nueva herramienta. Pulsar en Medir. Confirmar pulsando Continuar. 3.3. MEDIR HERRAMIENTA CON EL MÉTODO ABC-WORLD. Los ejes del sistema de coordenadas de herramienta se alinean de forma paralela a los ejes del sistema de coordenadas de herramienta. De este modo, la

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ROBÓTICA INDUSTRIAL unidad de control del robot conoce la orientación del sistema de coordenadas de herramienta. Este método tiene 2 variantes: 5D: A la unidad de control sólo se le declara la

dirección de trabajo de la herramienta. Por defecto, la dirección de avance es el eje X. La dirección de los demás ejes la determina el sistema, y en general no puede ser reconocida fácilmente por el usuario. Casos de aplicación: por ej. Soldadura MIG/MAG, Laser o corte por chorro de agua

6D: A la unidad de control del robot se le comunican las direcciones de los 3

ejes. Casos de aplicación: por ej. pinzas de soldadura, garras o boquillas de aplicación de pegamentos

1°Paso.- Seleccionar en el menú principal la secuencia Puesta en servicio > Medición >Herramienta > ABC-World. 2°Paso.- Introducir el número de herramienta. Confirmar pulsando Continuar. 3°Paso.- En el campo 5D/6D seleccionar una variante. Confirmar pulsando continuar. 4°Paso.- Si se ha seleccionado 5D: Alinear +Xtool de forma paralela a –Zworld (+Xtool = dirección de avance) 5°Paso.- Si se ha seleccionado 6D Alinear +Xtool de forma paralela a –Zworld (+Xtool = dirección de avance) Alinear +Ytool de forma paralela a +Yworld (+Xtool = dirección de avance) Alinear +Ztool de forma paralela a -Xworld (+Xtool = dirección de avance) 6°Paso.- Confirmar con medir. Confirmar el mensaje “¿Aceptar la posición actual? Se reanuda la medición” pulsando Si. 7°Paso.- Se abre otra ventana. Aquí se deben introducir los datos de carga. 8°Paso.- Concluir el proceso con continuar y guardar.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 3.4. MEDIR HERRAMIENTA CON EL MÉTODO ABC-2 PUNTOS. A la unidad de control del robot se le comunican los ejes del sistema de coordenadas de herramienta desplazando el robot a un punto del eje X y un punto en el plano XY. Este método se utiliza cuando las direcciones de los ejes deben establecerse con la mayor exactitud posible.

1°Paso.- Una condición es que el TCP ya se haya medido con un método XYZ. 2°Paso.- Seleccionar en el menú principal la secuencia Puesta en servicio > Medir > Herramienta > ABC 2 puntos. 3°Paso.- Indicar el número de la herramienta montada. Confirmar pulsando Continuar. 4°Paso.- Con el TCP desplazarse a un punto de referencia cualquiera. Pulsar en Medir. Confirmar pulsando Continuar. 5°Paso.- Desplazar la herramienta de tal modo que el punto de referencia sobre el eje X se encuentre sobre un punto de valor X negativo (es decir, en contra de la dirección de trabajo). Pulsar en Medir. Confirmar pulsando Continuar.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 6°Paso.- Desplazar la herramienta de modo tal que el punto de referencia sobre el plano XY se encuentre sobre un valor Y positivo. Pulsar en Medir. Confirmar pulsando Continuar. 7°Paso.- O bien pulsar Guardar. Los datos se guardan y la ventana se cierra. O pulsar Datos de carga. Los datos se guardan y se abre una ventana en la que se pueden introducir los datos de carga.

DEFINIR CORDENADA BASE. “Medir” significa la creación de un sistema de coordenadas en un determinado punto del entorno del robot a partir del sistema universal de coordenadas. El objetivo consiste en aplicar los movimientos y las posiciones programadas del robot a este sistema de coordenadas. Los cantos definidos de los alojamientos de las piezas, las superficies, los cantos exteriores de los palets o de la máquina son puntos de referencia muy útiles para el sistema de coordenadas base. La medición de una base se realiza en dos pasos: 1. Determinación del origen de las coordenadas 2. Definición de la dirección de las coordenadas

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 3.5. MEDIR BASE MEDIANTE EL MÉTODO DE 3 PUNTOS. 1°Paso.- En el menú principal, seleccionar Puesta en servicio > Medir > Base > 3 puntos. 2°Paso.- Indicar un número y un nombre para la nueva base. Confirmar pulsando Continuar. 3°Paso.- Introducir el número de herramienta cuyo TCP se utilice para medir la base. Confirmar pulsando Continuar. 4°Paso.- Con el TCP mover el robot a la nueva base. Pulsar la tecla Medir y confirmar la posición pulsando Sí.

Primer punto: Origen. 5°Paso.- Con el TCP desplazar el robot a un punto del eje X positivo de la nueva base. Pulsar Medir y confirmar la posición pulsando Sí.

Segundo punto: Dirección X.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 6°Paso.- Con el TCP desplazar el robot a un punto del plano XY con valor Y positivo Pulsar Medir y confirmar la posición pulsando Sí.

Tercer punto: plano XY. 7°Paso.- Pulsar Guardar y cerrar el menú. 3.6. CONSULTAR LA POSICIÓN ACTUAL DEL ROBOT. La posición actual del robot se puede mostrar de dos formas distintas:

Posición del robot especifica del eje. Se muestra el ángulo de cada eje: esto coincide con el valor angular absoluto a partir de la posición de ajuste.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Posición del robot cartesiano. Se muestra la posición actual del TCP actual (sistema de coordenadas de herramienta) con relación al sistema de coordenadas de base actualmente seleccionado. Si no hay ningún sistema de coordenadas de herramientas seleccionado, se aplica el sistema de coordenadas de brida. Si no hay ningún sistema de coordenadas de base seleccionado, se aplica el sistema de coordenadas universales. Si se observa la figura inferior, se aprecia enseguida que el robot ocupa tres veces la misma posición. La indicación de posición, no obstante, muestra valores distintos en cada uno de estos tres casos:

Tres posiciones de robot – una posición de robot. La posición del sistema de coordenadas de herramienta / TCP se muestra en el sistema de coordenadas base correspondiente: • Para la base 1. • Para la base 2. • Para la base $NULLFRAME: corresponde al sistema de coordenadas del pie

del robot (en la mayoría de casos también el sistema de coordenadas universales).

1°Paso.- En el menú, seleccionar indicador > Posición real. Se visualiza la posición real cartesiana. 2°Paso.- Pulsar especifica del eje para visualizar la posición real específica del eje.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 3°Paso.- Pulsar cartesiano para volver a visualizar la posición real cartesiana. HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. REPRESENTACIÓN GEOMÉTRICA DE LA MATRIZ HOMOGENEA. Si el sistema O´UVW se obtiene mediante rotaciones y traslaciones definidas con respecto al sistema fijo O´XYZ, la matriz homogénea que representa cada transformación se deberá premultiplicar sobre las matrices de las transformaciones previas. Si el Sistema O´UVW se obtiene mediante rotaciones y traslaciones definidas con respecto al sistema móvil, la matriz homogénea que representa cada transformación se deberá posmultiplicar sobre las matrices de las transformaciones previas. Por ejemplo la transformación: T=T(x.α)T(y,φ)T(z,θ), se pre multiplica T=T(u.α)T(v,φ)T(z,θ) ; se pos multiplica ⇒Rot (x,θ) En un robot el sistema coordenado final es referido con el sistema coordenado de la herramienta etiquetado como O’UVW, los vectores unitarios de ese sistema se denominan como noa respectivamente. a: Es el vector en la dirección de aproximación de la herramienta (approach). n: Es la dirección de abrir y cerrar de la herramienta (open – close). o: Es la dirección normal al plano formado por las direcciones de a y n.

Herramienta final del robot

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ROBÓTICA INDUSTRIAL La aplicación de la matriz de transformación total del robot, desde el sistema coordenado de la base hasta el de la herramienta se representa de la siguiente forma.

P: el vector columna de la matriz de transformación representa la posición del origen del sistema coordenado de la herramienta con respecto al sistema coordenado de la base del robot, a este origen también se le llama Tool Center Point, TCP. n: vector columna de la matriz de transformación representa las coordenadas del eje N del sistema coordenado de la herramienta con respecto al sistema coordenado de la base o: vector columna de la matriz de transformación representa las coordenadas del eje 0 del sistema coordenado de la herramienta con respecto al sistema coordenado de la base a: vector columna de la matriz de transformación representa las coordenadas del eje A del sistema coordenado de la herramienta con respecto al sistema coordenado de la base Ejercicio: Considérese un robot manipulador que se mueve en el plano con dos grados de libertad mostrado en la figura siguiente. • Hallar la matriz de rotación • La matriz inversa

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ROBÓTICA INDUSTRIAL HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. ALABEO, CABECEO Y GUIÑADA. De las 12 combinaciones del sistema fijo XYZ, la más empleada es la XYZ, conocidas como giros de alabeo (roll, Ф), cabeceo (pitch,θ) y guiñada (yaw,ϕ), el primer giro, guiñada se produce respecto al eje XF resultando el sistema M, el segundo giro cabeceo se efectúa sobre el eje YF, resultando el sistema M’, finalmente el tercer giro se produce respecto al eje ZF, resultando el sistema final M’’. Tomando estos ángulos diferentes valores se puede obtener cualquier orientación de un sistema respecto a otro

Representación cartesiana de alabeo, cabeceo y guiñada Al desarrollar respecto a un sistema fijo se tiene: Rot(X-Y-Zfijo) = Rot(z,Ф)Rot(y,θ)Rot(z,ϕ) La sub-matriz de rotación, tiene la información redundante en sus 9 elementos, resultando únicamente tres parámetros los independientes para referenciar una rotación de un sistema con respecto a otro. Ejemplo Nº 01: La localización del extremo de un robot, viene determinada por la siguiente matriz homogénea: '

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Con respecto al sistema de coordenadas situados en la base, obtener la localización del extremo si este sufre una traslación de un vector P(5,10,5) y posteriormente una rotación de -90º con respecto aleje Y, expresando ambas transformaciones con respecto al sistema de coordenadas de la base del robot. Solución: La matriz homogénea que representa el sistema transformado es: T = Rot(y,-90º)Tras(5,10,5).T’ Reemplazando se tiene:

Finalmente:

Ejemplo N° 02: Obtener la matriz de transformación que representa al sistema obtenido a partir de un sistema de referencia fijo al que se le ha aplicado un giro de 90º alrededor del eje X, un giro de 180º respecto aleje Y (ambas respecto a un sistema fijo) y por ultimo un giro de -90º, alrededor del eje Y’’, del sistema transformado. Solución: T= Rot(y,180º)Rot(x,90º)Rot(y’’,-90º)

Ejemplo N° 03: rotación. Según la figura el sistema OUVW se encuentra girado -90º alrededor del eje OZ con respecto al sistema OXYZ. Calcular las coordenadas del vector rxyz si ruvw = [4, 8,12].

ELECTROTECNIA 54

ROBÓTICA INDUSTRIAL Solución: Aplicando matrices de tiene las coordenadas de rxyz

Las coordenadas serán (8,-4,12) Ejemplo N° 04: Traslación - Rotación. Un sistema OUVW ha sido trasladado un vector P (8,-4,12) con respecto al sistema OXYZ y girado 90º alrededor del eje OX. Calcular las coordenadas (rx , ry , rz) del vector r de coordenadas ruvw (-3,4,-11). Solución:

Las coordenadas serán rxyz (5, -1, 0) Ejercicio N° 05: Rotación - Traslación. Un sistema OUVW ha sido girado 90º alrededor del eje OX y posteriormente trasladado un vector p(8,-4,12) con respecto al sistema OXYZ. Calcular las coordenadas (rx ,ry ,rz) del vector r con coordenadas ruvw (-3,4,-11). Solución:

El punto r tendrá como coordenadas r(5, 7, 16) Ejemplo N° 06: pre multiplicación. Obtener la matriz de transformación que representa al Sistema O'UVW obtenido a partir del sistema OXYZ mediante un giro de ángulo -90º, dado con respecto de alrededor del eje OX, de una traslación de vector Pxyz(5,5,10) y un giro de 90º sobre el eje OZ.

ELECTROTECNIA 55

ROBÓTICA INDUSTRIAL Solución: Se plantea la ecuación matricial: T = T(z,90o)T(p)T(x,−90o) Reemplazando se tiene:

El punto r será (-5, 5, 10). MEDICIÓN DE UNA BASE. Una base Medir significa la creación de un sistema de coordenadas en un determinado punto del entorno del robot a partir del sistema universal de coordenadas. El objetivo consiste en aplicar los movimientos y las posiciones programadas del robot a este sistema de coordenadas. Los cantos definidos de los alojamientos de las piezas, las superficies, los cantos exteriores de los palets o de la máquina son puntos de referencia muy útiles para el sistema de coordenadas base. VENTAJAS: Una vez medida con éxito una base, se dispone de las siguientes ventajas: • Desplazamiento a lo largo de los cantos de la pieza: El TCP puede moverse de forma manual a lo largo de los cantos de la

superficie de trabajo o de la pieza. • Sistema de coordenadas de referencia: Los puntos aprendidos hacen referencia al sistema de coordenadas

seleccionado. • Corrección / corrimiento del sistema de coordenadas: Puntos pueden ser programados por aprendizaje en relación a la base. Si la

Base debe ser desplazada, por ej. si la superficie de trabajo fue desplazada,

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se desplazan también los puntos y no tienen que ser programados nuevamente.

• Utilización de varios sistemas de coordenadas de base: Se pueden generar hasta 32 sistemas de coordenadas diferentes y utilizarlos

de acuerdo con la ejecución del programa. Para la medición de base se dispone de los métodos siguientes:

Métodos Descripción

Método de los 3 puntos

1. Definición del origen 2. Definición de la dirección X positiva 3. Definición de la dirección Y positiva (plano XY)

Método indirecto

El método indirecto se utiliza cuando no es posible llegar con el robot al origen de la base, por ej. Porque se encuentra en el interior de una pieza o fuera del campo de trabajo del robot. Debe efectuarse el desplazamiento a 4 puntos de la base, cuyas coordenadas deben conocerse (datos CAD). La unidad de control del robot calcula la base utilizando estos puntos.

Entrada numérica Entrada directa de valores para la distancia al sistema de coordenadas universales (X, Y, Z) y del giro (A, B, C).

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ROBÓTICA INDUSTRIAL IV. CREAR PROGRAMA BÁSICO. HOJA EN BLANCO

N°123

ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOSIniciar programa. Computadoras.Crear programa. Software.

PLC.Interface de comunicación.

DENOMINACIÓN

CREAR PROGRAMA BÁSICO HT:T04


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ROBÓTICA INDUSTRIAL EJECUTAR LOS PROGRAMAS DEL ROBOT. El robot kuka puede almacenar las instrucciones de movimiento como de lógica para ejecutar diversas tareas de manera repetitiva. Al ejecutar cualquier programa en el robot kuka, se debe realizar un primer movimiento llamado desplazamiento de inicialización el cual es denominado desplazamiento COI. 4.1. INICIAR EL PROGRAMA. Seleccionar un programa desarrollado y almacenado, desde el navegador. Comúnmente se encuentra en la carpeta Program dentro de R1 ubicado en el directorio del mismo robot. Para este procedimiento existe el botón Seleccionar ubicado en la parte inferior del navegador, una vez hecho clic en el programa a ejecutar. Ajustar la velocidad del programa (override del programa POV), este paso siempre es importante, pues no debe olvidar que la velocidad en modo manual es aprox. el 12 % de la velocidad en modo automático (2 m/s). Pulsar el interruptor de confirmación ubicado en la parte posterior (se tienes 3 pulsadores de 3 posiciones de color blanco), se puede pulsar y mantener pulsada cualquiera de ellas. Mantener pulsada a tecla de inicio (tecla verde), entonces se procesa la línea "INI", luego el robot ejecutará el desplazamiento COI. Al alcanzar la posición de destino se detiene el movimiento, se aprecia mediante los indicadores del estado del programa ubicado en la parte superior del navegador en el panel. Luego soltar y volver a presionar la tecla de inicio. No olvidar que para realizar el funcionamiento en modo manual T1, la tecla de confirmación no se debe soltar mientras se ejecute el programa.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Para salir de la opción de ejecución, hacer clic en editar y luego anular la selección del programa. De no hacerlo, no se podrá crear o editar algún programa adicional. Los módulos de programa deben colocarse siempre en la carpeta "Programas". Existe la posibilidad de crear nuevas carpetas en las que se pueden guardar los módulos de programa. Los módulos se identifican con el símbolo "M". Se puede incluir un comentario los módulos. Este tipo de comentario puede incluir, p. ej., una breve descripción del funcionamiento del programa.

1 Carpeta principal para programas: "Programa" 2 Subcarpeta para otros programas 3 Módulo de programa/módulo 4 Comentario de un módulo de programa Un módulo consta de dos partes:

4.2. CREAR PROGRAMA. En la estructura del directorio, marcar la carpeta en la que se debe almacenar el programa p. ej. La carpeta Programa y a continuación, cambiar a la lista de datos. Pulsar la tecla Nuevo.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Introducir un nombre para el programa y un comentario en caso necesario y confirmar con Ok. HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. COI significa Coincidencia de pasos. La coincidencia significa "conformidad" y "coincidencia de sucesos temporales o espaciales". El sistema efectúa un desplazamiento COI en los casos siguientes: Selección de programa (ejemplo 1). Reset del programa: restablecer (ejemplo 1). Procesos manuales durante el modo de programación (ejemplo 1). Modificación del programa (ejemplo 2). Selección de paso (ejemplo 3).

Ejemplos de desplazamientos COI: 1. Desplazamiento COI a la posición HOME (posición inicial) tras preseleccionar

o resetear un programa. 2. Desplazamiento COI tras modificar una instrucción de movimiento borrar,

aprender, etc. 3. Desplazamiento COI tras seleccionar paso. Motivos para un desplazamiento COI. Un desplazamiento COI es necesario para hacer coincidir la posición actual del robot con las coordenadas del punto actual del programa. Hasta que la posición actual de robot no coincida con una posición programada, no se puede realizar el cálculo de trayectoria. En primer lugar siempre se debe llevar el TCP a la trayectoria.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 1.- Desplazamiento COI hasta la posición HOME tras preseleccionar o resetear un programa. Seleccionar e iniciar programas del robot. Si se debe ejecuta un programa, hay que seleccionarlo. Los programas de robot se encuentran disponibles en el navegador de la interfaz de usuario. Normalmente los programas de desplazamiento encuentran en carpetas. El programa Cell (programa de administración para el control del robot desde un PLC) está siempre en la carpeta "R1".

Para iniciar un programa se dispone tanto de las teclas de inicio Adelante como Atrás ubicadas en el panel, son representadas con triángulos verdes apuntando hacia la derecha y la izquierda. Existe también un botón de color verde en la parte posterior cuya función es la de avance Estado del programa.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL PROGRAMACIÓN DE ROBOTS. Un robot industrial es básicamente un manipulador multifuncional reprogramable, siendo esta capacidad de reprogramación la que permite su adaptación de una manera rápida y económica a diferentes aplicaciones. La programación de un robot se puede definir como el proceso mediante el cual se le indica a éste la secuencia de acciones que deberá llevar a cabo durante la realización de su tarea. Estas acciones consisten en su mayor parte en moverse a puntos predefinidos y manipular objetos del entorno. El sistema de programación es, por tanto, la herramienta con que cuenta el usuario para acceder a las diversas prestaciones del robot, existiendo una relación directa entre las características y posibilidades del sistema de programación y las del robot en sí mismo. Un robot puede ser programado mediante lo que se denomina guiado o mediante un procedimiento textual, existiendo robots que conjugan ambos tipos. Este primer nivel de división admite un segundo, atendiendo a la potencia y particularidades del método de programación. Las características de cada procedimiento de programación serán más o menos ventajosas según la aplicación a la que se destina el robot. PROGRAMACIÓN POR GUIADO. Guiado básico: El robot es guiado consecutivamente por los puntos por los que se quiere que pase durante la fase de ejecución automática del programa. Durante ésta, la unidad de control interpola dichos puntos según determinadas trayectorias. En muchas ocasiones no es posible incluir ningún tipo de estructura de control dentro del programa, por lo que los puntos son recorridos siempre secuencialmente, en el mismo orden en que se programaron. Guiado extendido Permite especificar, junto a los puntos por los que deberá pasar el robot, datos relativos a la velocidad, tipo de trayectoria, precisión con la que se desea que se alcancen los puntos, control del flujo del programa, atención a entradas/salidas binarias, etc. PROGRAMACIÓN TEXTUAL. Como alternativa a la programación por guiado, el método de programación textual permite indicar la tarea al robot mediante el uso de un lenguaje de

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ROBÓTICA INDUSTRIAL programación especifico. Un programa se corresponde ahora, como en el caso de un programa general, con una serie de ordenes que son editadas y posteriormente ejecutadas. Existe por lo tanto, un texto para el programa. La programación textual puede ser clasificado en tres niveles: robot, objeto y tarea, dependiendo de que las órdenes se refieran a los movimientos a realizar por el robot, al estado en que deben ir quedando los objetos manipulador o al objetivo a conseguir. En el estado actual, la programación de robots se queda materialmente en el primero de ellos (nivel robot), existiendo una gran cantidad de lenguajes de programación textual a este nivel.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL V. CREAR PROGRAMA CON TRAYECTORIAS DEFINIDAS.

N°1234567

ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOSIniciar un programa ya creado. Computadoras.Crear módulos de programa. Software.

PLC.Borrar un programa.Interface de comunicación.

Duplicar un programa.Renombrar un programa.

Creación de nuevas instrucciones de movimiento.Crear movimiento específico del eje (PTP: Point to Point).

DENOMINACIÓN

CREAR PROGRAMA CON TRAYECTORIAS DEFINIDAS HT:T05


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ROBÓTICA INDUSTRIAL PROGRAMACIÓN (Instrucción PTP). 5.1. INICIAR UN PROGRAMA YA CREADO. 1°Paso.- Seleccionar un programa.

Selección de programa.

2°Paso.- Ajustar la velocidad del programa (override del programa, POV).

Ajuste POV

3°Paso.- Pulsar interruptor de confirmación.

Interruptor de confirmación

4°Paso.- Mantener pulsada la tecla de inicio (+): Se procesa la línea “INI”.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL El robot ejecuta el desplazamiento COI. 5°Paso.- Al alcanzar la posición de destino se detiene el movimiento.

6°Paso.- Otras ejecuciones (en función del modo de servicio ajustado):

• T1 y T2: Reanudar el programa pulsando la tecla de inicio. • AUT: Activar accionamientos.

A continuación, inicial el programa con impulso en Start.

• En el programa Cell cambiar al modo de servicio EXT y transferir la instrucción de avance al PLC.

5.2. CREAR MÓDULOS DE PROGRAMA. 1°Paso.- Seleccionar la carpeta “Programas” y crear una nueva carpeta dentro. 2°Paso.- Dentro de la carpeta creada crear un nuevo módulo y asignarle un nombre para identificar su programa.

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Los módulos se identifican con el símbolo "M". Se puede incluir un comentario los módulos. Este tipo de comentario puede incluir, p. ej., una breve descripción del funcionamiento del programa. 5.3. BORRAR UN PROGRAMA. 1°Paso.- En la estructura de directorios marcar la carpeta en la que se encuentra el archivo. 2°Paso.- Marcar el archivo en la lista de archivos. 3°Paso.- Pulsar la tecla de función Borrar. 4°Paso.- Responder Sí a la pregunta de seguridad. Se borra el módulo En el grupo de usuario "Experto" y el ajuste de filtro "Detalle" figuran dos archivos por módulo en el navegador (archivo SRC y DAT). Si éste es el caso, se deben borrar ambos archivos. Los ficheros borrados no se pueden restaurar. 5.4. RENOMBRAR UN PROGRAMA. 1°Paso.- En la estructura de directorios marcar la carpeta en la que se encuentra el archivo. 2°Paso.- Marcar el archivo en la lista de archivos. 3°Paso.- Seleccionar la tecla de función Editar > Renombrar.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 4°Paso.- Sobrescribir el nombre del archivo con el nombre nuevo y confirmar con OK. En el grupo de usuario "Experto" y el ajuste de filtro "Detalle" figuran dos archivos por módulo en el navegador (archivo SRC y DAT). Si éste es el caso, se deben renombrar ambos archivos. 5.5. DUPLICAR UN PROGRAMA. 1°Paso.- En la estructura de directorios marcar la carpeta en la que se encuentra el archivo. 2°Paso.- Marcar el archivo en la lista de archivos. 3°Paso.- Pulsar la tecla de función Duplicar. 4°Paso.- Asignar un nombre de archivo nuevo al nuevo módulo y confirmar pulsando OK. 5.6. CREACIÓN DE NUEVAS INSTRUCCIONES DE MOVIMIENTO.

Al programar movimientos de robot en el proceso de aprendizaje se debe transmitir esta información. Para ello se usan formularios on-line en los que se puede introducir cómodamente esta información.

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Formulario on-line para programar movimientos 5.7. CREAR MOVIMIENTO ESPECÍFICO DEL EJE (PTP: POINT TO POINT). 1°Paso.- Cree un nuevo programa. 2°Paso.- Seleccione el nuevo programa y a continuación pulsar Editar. 3°Paso.- Activar el modo de servicio T1. Al ingresar al programa creado, se visualiza una plantilla que indica como parte del programa las instrucciones para ir a la posición HOME. Estas instrucciones deben estar al inicio y final de su programa, o si desea reemplazar por instrucciones que lleven al robot a una posición segura. 4°Paso.- Mover el TCP a la posición que se programará por aprendizaje como punto de destino. 5°Paso.- Colocar el cursor en la línea detrás de la cual se insertará la instrucción de movimiento. 6°Paso.- Seleccionar la secuencia de menú Instrucciones > Movimiento > PTP. Como alternativa también se puede accionar la tecla de función Movimiento localizada en la línea pertinente. Aparece un formulario in-line:

7°Paso.- Introducir parámetros en el formulario in-line:

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Pos. Descripción

1 Tipo de movimiento PTP, LIN o CIRC

2

El nombre del punto destino se determina automáticamente, no obstante, se puede sobre escribir individualmente. Para editar los puntos de datos, debe tocarse la flecha. Se abre la ventana de opciones Vectores.

3 • CONT: El punto de destino es de posicionamiento aproximado. • [vacio]: El punto de destino se alcanza con exactitud.

4 Velocidad: • Movimiento PTP: 1…100% • Movimientos de trayectoria: 0,001…2m/s

5

Juego de datos de movimiento: • Aceleración. • Distancia de aproximación (cuando en el campo [3] se haya introducido CONT). • Control de la orientación (únicamente en movimientos de trayectoria).

8°Paso.- En la ventana de opciones Vectores, introducir los datos correctos para el sistema de coordenadas de base y herramienta, además de las indicaciones sobre el modo de interpolación (TCP externo: CON./DSECON.) y el control contra colisiones.

Pos. Descripción

1 Seleccionar herramienta. Si se tiene True en el campo External TCP: Seleccionar herramienta. Rango de valores: [1]…[16].

2 Seleccionar base: Si se tiene True en el campo External TCP: Seleccionar herramienta fija. Rango de valores [1]…[32]

3 Modo de interpolación: • False: La herramienta se encuentra montada sobre la brida de acople. • True: La herramienta es una herramienta fija.

4

• True: Para este movimiento la unidad de control del robot determina los momentos axiales. Éstos son necesarios para la detección de colisiones.

• False: Para este movimiento la unidad de control del robot no determina ningún momento axial. Por lo tanto, no es posible una detección de colisiones para este movimiento.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 9°Paso.- En la ventana de opciones. Parámetros de movimiento, puede reducirse la aceleración del valor máximo. En caso de que se active la aproximación, también se puede modificar la distancio de aproximación. Dependiendo de la configuración, la distancia se ajusta mm 0%.

Ventana de opciones Parámetros de movimiento (PTP). Pos. Descripción

1

Aceleración Se refiere al valor máximo declarado en los datos de máquina. El valor máximo depende del tipo de robot y del modo de servicio seleccionado. LA aceleración es válida para los ejes directrices de este conjunto de movimientos. 1…100%

2

Este campo sólo se muestra en pantalla cuando en el formulario in-line se ha seleccionado CONT Distancia antes del punto de destino en donde comienza, como muy pronto, la aproximación Distancia máxima: La mitad de la distancia entre el punto de inicio y el de destino, referido al contorno del movimiento PTP sin aproximación 1…100% 1…1000mm

10°Paso.- Guardar la instrucción OK. La posición opuesta del TCP se programa como punto de destino.

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Memorización de las coordenadas de puntos en “Instrucción OK” y “TouchUp”.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. EJECUTAR PROGRAMAS DEL ROBOT. El desplazamiento de inicialización de un robot KUKA recibe el nombre de desplazamiento COI. COI significa Coincidencia de pasos. La coincidencia significa “conformidad” y “coincidencia de sucesos temporales o espaciales”. El sistema efectúa un desplazamiento COI en los casos siguientes: Selección de programa (ejemplo 1). Reset del programa: restablecer (ejemplo 1). Procesos manuales durante el modo de programación (ejemplo 1). Modificación del programa (ejemplo 2).

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Selección de paso (ejemplo 3)

Ejemplos de motivos para un desplazamiento COI

Ejemplos de desplazamientos COI. 1. Desplazamiento COI a la posición HOME (posición inicial) tras preseleccionar

o resetear un programa. 2. Desplazamiento COI tras modificar una instrucción de movimiento: Borrar,

aprender, etc. punto. 3. Desplazamiento COI tras seleccionar paso. Un desplazamiento COI es necesario para hacer coincidir la posición actual del robot con las coordenadas del punto actual del programa. Hasta que la posición actual de robot no coincida con una posición programada, no se puede realizar el cálculo de trayectoria. En primer lugar siempre se debe llevar el TCP a la trayectoria.

Ejemplo de desplazamiento COI

1.- Desplazamiento COI hasta la posición HOME tras preseleccionar o resetear un programa.

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1. Carpeta principal para programas: “Programa”. 2. Subcarpeta para otros programas. 3. Módulo de programa/módulo 4. Comentario de un módulo de programa

OPERACIÓN: PROGRAMACIÓN (INSTRUCCIÓN LIN). PROCESO DE EJECUCIÓN: Creación de nuevas instrucciones de movimiento. 1°Paso.- Crear un nuevo programa o abrir uno existente. 2°Paso.- Seleccione el nuevo programa y a continuación pulsar Editar 3°Paso.- Activar el modo de servicio T1. Al ingresar al programa creado, se visualiza una plantilla que indica como parte del programa las instrucciones para ir a la posición HOME. Estas instrucciones deben estar al inicio y final de su programa, o si desea reemplazar por instrucciones que lleven al robot a una posición segura.

Movimiento de trayectoria Lineal (Instrucción LIN).

• Es un movimiento de trayectoria rectilíneo. • El TCP de la herramienta se desplaza desde el inicio hasta el punto de

destino con una velocidad constante y una orientación definida.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL • La velocidad y la orientación hacen referencia al TCP. 4°Paso.- Mover el TCP a la posición que se programará por aprendizaje como punto de destino. 5°Paso.- Colocar el cursor en la línea detrás de la cual se insertará la instrucción de movimiento. 6°Paso.- Seleccionar la secuencia de menú Instrucciones > Movimiento > LIN. Como alternativa también se puede accionar la tecla de función Movimiento localizada en la línea pertinente. Aparece un formulario in-line:

7°Paso.- Introducir parámetros en el formulario in-line:

Pos. Descripción


2

El nombre del punto destino se determina automáticamente, no obstante, se puede sobre escribir individualmente. Para editar los puntos de datos, debe tocarse la flecha. Se abre la ventana de opciones Vectores.

3 • CONT: El punto de destino es de posicionamiento aproximado • [vacio]: El punto de destino se alcanza con exactitud.


5



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Ventana Vectores

Pos. Descripción

1 Seleccionar herramienta. Si se tiene True en el campo External TCP: Seleccionar herramienta.Rango de valores: [1]…[16].

2 Seleccionar base: Si se tiene True en el campo External TCP: Seleccionar herramienta fija.Rango de valores [1]…[32]


4

• True: Para este movimiento la unidadde control del robot determina los momentos axiales. Éstos son necesarios para la detección de colsiones.


9°Paso.- En la ventana de opciones. Parámetros de movimiento, puede reducirse la aceleración del valor máximo. En caso de que se active la aproximación, también se puede modificar la distancio de aproximación. Dependiendo de la configuración, la distancia se ajusta mm 0%.

Ventana de opciones Parámetros de movimiento (LIN, CIRC).

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Pos. Descripción

1

Aceleración Se refiere al valor máximo declarado en los datos de máquina. El valor máximo depende del tipo de robot y del modo de servicio seleccionado. LA aceleración es válida para los ejes directrices de este conjunto de movimientos. 1…100%

2


3

Seleccionar el control de la orientación • Estandar. • PTP manual. • Control orientación constante.

10°Paso.- Guardar la instrucción pulsando instruc.OK. La posición opuesta del TCP se programa como punto de destino.

Memorización de las coordenadas de puntos en “Instrucción OK” y “TouchUp”.

OPERACIÓN: PROGRAMACIÓN (INSTRUCCIÓN CIRC). PROCESO DE EJECUCIÓN: Creación de nuevas instrucciones de movimiento. 1°Paso.- Crear un nuevo programa o abrir uno existente.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 2°Paso.- Seleccione el nuevo programa y a continuación pulsar Editar 3°Paso.- Activar el modo de servicio T1. Al ingresar al programa creado, se visualiza una plantilla que indica como parte del programa las instrucciones para ir a la posición HOME. Estas instrucciones deben estar al inicio y final de su programa, o si desea reemplazar por instrucciones que lleven al robot a una posición segura.

Movimiento de trayectoria Lineal (Instrucción CIRC)

• El movimiento de trayectoria circular se define a través del punto de inicio, el

punto auxiliar y el punto de destino. • El TCP de la herramienta se desplaza desde el inicio hasta el punto de

destino con una velocidad constante y una orientación definida. • La velocidad y la orientación hacen referencia al TCP. 4°Paso.- Mover el TCP a la posición que se programará por aprendizaje como punto de destino. 5°Paso.- Colocar el cursor en la línea detrás de la cual se insertará la instrucción de movimiento. 6°Paso.- Seleccionar la secuencia de menú Instrucciones > Movimiento > CIRC. Como alternativa también se puede accionar la tecla de función Movimiento localizada en la línea pertinente. Aparece un formulario in-line:

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 7°Paso.- Introducir parámetros en el formulario in-line:

Pos. Descripción


2

El nombre del punto destino se determina automáticamente, no obstante, se puede sobre escribir individualmente. Para editar los puntos de datos, debe tocarse la flecha. Se abre la ventana de opciones Vectores. En CIRC se debe programar un punto auxiliar adicional para el punto de destino: Aproximar la posición del punto auxiliar y accionar TouchUP PI. La orientación de la herramienta en el punto auxiliar no es relevante.

3 • CONT: El punto de destino es de posicionamiento aproximado. • [vacio]: El punto de destino se alcanza con exactitud.


5



Ventana de Vectores.

Pos. Descripción

1 Seleccionar herramienta. Si se tiene True en el campo External TCP: Seleccionar herramienta.Rango de valores: [1]…[16].

2 Seleccionar base: Si se tiene True en el campo External TCP: Seleccionar herramienta fija.Rango de valores [1]…[32]

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4

• True: Para este movimiento la unidadde control del robot determina los momentos axiales. Éstos son necesarios para la detección de colsiones.


9°Paso.- En la ventana de opciones. Parámetros de movimiento, puede reducirse la aceleración del valor máximo. En caso de que se active la aproximación, también se puede modificar la distancio de aproximación. Dependiendo de la configuración, la distancia se ajusta mm 0%.

Ventana de opciones Parámetros de movimiento (LIN, CIRC).

Pos. Descripción

1

Aceleración Se refiere al valor máximo declarado en los datos de máquina. El valor máximo depende del tipo de robot y del modo de servicio seleccionado. LA aceleración es válida para los ejes directrices de este conjunto de movimientos.(1…100%)

2


3

Seleccionar el control de la orientación • Estandar. • PTP manual. • Control orientación constante.

10°Paso.- Guardar la instrucción pulsando instrucción OK. La posición opuesta del TCP se programa como punto de destino.

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Memorización de las coordenadas de puntos en “Instrucción OK” y “TouchUp”. Círculo Completo: Si se programa un círculo completo mediante formularios en línea, se deben utilizar por lo menos dos segmentos circulares. En el lenguaje superior de robot KRL, se puede programarlo mediante una instrucción. Ejemplo para la programación de una circunferencia completa. Programa de ejemplo con formularios en línea con punto de destino P2 INI …. LIN P1 Vel = 0.5 m/s CPDAT1 Tool[2] BASE[3] LIN P2 Vel = 0.5 m/s CPDAT2 Tool[2] BASE[3] CIRC P3 P4 Vel = 1 m/s CPDAT3 Tool[2] BASE[3] CIRC P5 P2 Vel = 1 m/s CPDAT1 Tool [2] BASE [3]…

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Alternativa: Programa de ejemplo con formularios en línea con punto de destino P6. INI … LIN P1 Vel = 1 m/s CPDAT1 Tool[2] BASE[3] LIN P2 Vel = 1 m/s CPDAT2 Tool[2] BASE[3] CIRC P3 P4 Vel = 1 m/s CPDAT3 Tool[2] BASE[3] CIRC P5 P6 Vel = 1 m/s CPDAT1 Tool[2] BASE[3] ... OPERACIÓN: PROGRAMACIÓN LÓGICA DEL ROBOT PROCESO DE EJECUCIÓN. 1°Paso.- Crear un nuevo programa como experto. 2°Paso.- Seleccione el nuevo programa y a continuación pulsar Editar 3°Paso.- Activar el modo de servicio T1. Al ingresar al programa creado, se visualiza una plantilla que indica como parte del programa las instrucciones para ir a la posición HOME. Estas instrucciones deben estar al inicio y final de su programa, o si desea reemplazar por instrucciones que lleven al robot a una posición segura. 4°Paso.- Ingresar las instrucciones LOOP y ENDLOOP como se muestra más abajo, para ejecutar de forma permanente las instrucciones de movimiento para P1 y P2. LOOP PTP P1 Vel=20% PDAT1 WAIT time = 2 sec PTP P2 Vel=20% PDAT2 WAIT time 2 sec ENDLOOP 5°Paso.- Si se desea que el programa finalice bajo un evento, ingresamos instrucción IF, tal como se muestra más abajo, en nuestro programa para que cuando se active la entrada lógica 30 del robot éste finalice el programa.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL LOOP PTP P1 Vel=20% PDAT1 WAIT time = 2 sec PTP P2 Vel=20% PDAT2 IF $IN[30] = = TRUE THEN EXIT ENDIF WAIT time = 2 sec ENDLOOP 6°Paso.- Para repetir una cantidad de veces una parte del programa editaremos nuestro programa como se muestra a continuación. INT i FOR i=1 TO 5

PTP P1 Vel=20% PDAT1 WAIT time = 2 sec

PTP P2 Vel=20% PDAT2 WAIT time = 2 sec

ENDFOR En el ejemplo se ejecutará los movimientos PTP P1 y P2 unas 5 veces. 7°Paso.- Otra forma para hacer que una parte del programa se ejecute repetidas veces hasta que un evento lo interrumpa, es utilizando la instrucción WHILE, tal y como se muestra más abajo. WHILE $IN[22] == TRUE $OUT[17] = TRUE $OUT[18] = FALSE

WAIT time = 2 sec PTP HOME ENDWHILE PROCESO DE EJECUCIÓN: Concatenación de programas del robot. Cada programa empieza con una línea DEF y acaba con una END. En caso de que se active un subprograma en el programa principal se procesará, por regla general, ese subprograma de DEF a END. Al llegar a la línea END, el puntero de

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ROBÓTICA INDUSTRIAL ejecución del programa saltará otra vez al programa desde el que se abrió (programa principal).

Procedimiento de apertura de un subprograma.

1°Paso.- Seleccionar en el menú principal la secuencia Configuración > Grupo de usuario. Se muestra el grupo de usuario actual. 2°Paso.- Para cambiar a otro grupo de usuario: Pulsar en Iniciar sesión…Marcar el grupo de usuario Experto. 3°Paso.- Introducir la contraseña “kuka” y confirmar con Iniciar sesión. 4°Paso.- Cargar el programa principal deseado en el edito pulsando en Abrir. INI PTP HOME Vel = 100% DEFAULT WAIT time = 2 sec PTP HOME Vel = 100% DEFAULT WAIT time = 2 sec … 5°Paso.- Posicionar el cursor en la línea deseada. 6°Paso.- Introducir el nombre del subprograma entre paréntesis, p. ej., myprog() INI PTP HOME Vel = 100% DEFAULT WAIT time = 2 sec myprogr() PTP HOME Vel = 100% DEFAULT …

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 7°Paso Cerrar el editor pulsando sobre el símbolo de cierre y guardar las modificaciones. Tarea: Responder el cuestionario y desarrollar los ejercicios planteados: ¿Cuáles son las diferencias entre las sentencias Loop, If, For y While? ¿Para qué aplicaciones utilizaría las lógicas desarrolladas? Cree un nuevo módulo con la denominación Procedimiento en el nivel del experto. A partir de este programa central se llaman todos los demás programas como subprogramas. Compruebe su programa nuevo Procedimiento en los modos de servicio T1, T2 y Automático.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. FUNCIONES DE CONTROL CINEMÁTICO. El control cinemático es empleado para establecer las trayectorias por cada articulación como funciones de tiempo. Estas trayectorias deben ser muestreadas con un periodo T a decidir, generándose en cada instante kT un vector de referencias articulares para los algoritmos de control dinámico. De manera general, el control cinemático deberá realizar las siguientes funciones: Convertir la especificación del movimiento dada en el programa en una trayectoria analítica en espacio cartesiano (evolución de cada coordenada cartesiana en función del tiempo).

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Muestrear la trayectoria cartesiana obteniendo un número finito de puntos de dicha trayectoria, cada uno de estos puntos vendrá dado por una 6-ulpa, típicamente (x, y, z, α, β, γ). Utilizando la transformación homogénea inversa, así como la posibilidad de ausencia de solución y puntos singulares, de modo que se asegure la continuidad de la trayectoria. Interpolación de los puntos articulares obtenidos, generando para cada variable articular una expresión q(t) que pase o se aproxime a ellos de modo que, siendo una trayectoria realizable por los actuadores, se transforme en una trayectoria cartesiana lo más próxima a la especificada por el programa del usuario. Muestreo de la trayectoria articulada para generar referencias al control dinámico. TIPOS DE TRAYECTORIAS. Para realizar una tarea determinada el robot debe moverse desde un punto inicial a un punto final. Este movimiento puede ser realizado según infinitas trayectorias espaciales. De todas ellas hay algunas que, bien por su sencillez de implementación por parte del control cinemático o bien por su utilidad y aplicación a diversas tareas, son las que en la práctica incorporan los robots comerciales. De este modo, puede encontrarse que los robots dispongan de trayectorias punto a punto, coordinadas y contínuas. Trayectoria punto a punto. En este tipo de trayectorias cada articulación evoluciona desde su posición inicial a la final sin realizar consideración alguna sobre el estado o evolución de las demás articulaciones. Normalmente, cada actuador trata de llevar a su articulación al punto de destino en el menor tiempo posible, pudiéndose distinguir dos casos: movimiento eje a eje y movimiento simultaneo de ejes. Movimiento eje a eje. Como se mueve un eje cada vez. Comenzará a moverse la primera articulación, y una vez que esta haya alcanzado su punto final lo hará la segunda, y así sucesivamente. Este tipo de movimiento da obviamente como resultado un mayor tiempo de ciclo, teniendo como única ventaja un menor consumo de potencia instantánea por parte de los actuadores.

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Movimiento simultaneo de ejes. En este caso todos los actuadores comienzan simultáneamente a mover las articulaciones del robot a una velocidad específica para cada una de ellas. Dado que la distancia a recorrer y las velocidades serán en general diferentes, cada una acabará su movimiento en un instante diferente. El movimiento del robot no acabará hasta que se alcance definitivamente el punto final, lo que se producirá cuando el eje que más tarde concluya su movimiento. De esta manera, el tiempo total invertido en el movimiento coincidirá con el del eje que más tiempo emplee en realizar su movimiento particular, pudiéndose dar la circunstancia de que el resto de los actuadores hayan forzado su movimiento a una velocidad y aceleración elevada, viéndose obligados finalmente a esperar a la articulación más lenta. Por los motivos expuestos, las trayectorias punto a punto no están implementadas salvo en robots muy simples o con unidades de control muy limitadas.

Trayectorias coordinadas o isócronas. Para evitar que algunos actuadores trabajen forzando sus velocidades y aceleraciones, teniendo que esperar después la conclusión del movimiento de la articulación más lenta, puede hacerse un cálculo previo, averiguando cuál es esta articulación y que tiempo invertirá. Se ralentizará entonces el movimiento del resto de los ejes para que inviertan el mismo tiempo en su movimiento,

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ROBÓTICA INDUSTRIAL acabando todos ellos simultáneamente. Se tiene así que todas las articulaciones se coordinan comenzando y acabando su movimiento a la vez, adaptándose todas a la más lenta. El tiempo total invertido en el movimiento es el mejor posible y no se piden aceleraciones y velocidades elevadas a los actuadores de manera inútil. Desde el punto de vita del usuario la trayectoria que describe el extremo del robot no es significativa, siendo ésta impredecible, aunque como es obvio, un conocimiento del modelo y control cinemático del robot permitiría su cálculo.

Trayectorias continuas. Cuando se pretende que la trayectoria que sigue el extremo del robot sea conocida por el usuario (trayectoria en el espacio cartesiano o de la tarea), es preciso calcular de manera continua las trayectorias articulares. Típicamente, las trayectorias que el usuario pretende que el robot describa son trayectorias en línea recta o en arco de círculo. Para conseguirlo habrá que seguir los pasos indicados en el epígrafe. El resultado será que cada articulación sigue un movimiento aparentemente caótico con posibles cambios de dirección y velocidad y sin coordinación con el resto de las articulaciones. Sin embargo, el resultado conjunto será que el extremo del robot describirá la trayectoria deseada.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL HOJA DE ESPECIFICACIÓN TECNOLÓGICA. En el KSS se dispone de distintas funciones en función del grupo de usuarios. Existen los siguientes grupos de usuarios: Usuario: Grupo para el operario. Esto es el grupo de usuario por defecto. Experto: Grupo de usuarios para el programador. En este grupo puede cambiarse a nivel Windows. Administrador: Mismas funciones a las del grupo de usuarios “Experto”. A modo adicional es posible integrar plug-ins en la unidad de control del robot. Este grupo de usuarios está protegido por un código de acceso. Colocador en servicio de seguridad: Mismas funciones a las del grupo de usuarios “Experto”. Adicionalmente se pueden modificar los parámetros seguros. Este grupo de usuarios está protegido por un código de acceso. En caso de un nuevo arranque se selecciona automáticamente el grupo de usuario por defecto. En caso de cambiar al modo de servicio AUT o AUT EXT, por razones de seguridad, la unidad de control del robot cambia en el grupo de usuario por defecto. En caso de desear otro grupo de usuarios, luego se debe cambiar a este grupo. Si durante un tervalo determinado no se ejecuta ninguna operación en la superficie de operación, por razones de seguridad, la unidad de control del robot cambia en el grupo de usuario por defecto. El ajuste por defecto es de 300 s. Crear nuevo programa como experto. 1. En la estructura de directorios marcar con la tecla CURSOR ARRIBA /

CURSOR ABAJO la carpeta en la que debe crearse el programa. 2. Las carpetas cerradas pueden abrirse con la tecla de entrada de datos. 3. Con el CURSOR DERECHA cambiar a la lista de datos. 4. Pulsar el softkey Nuevo. 5. Se abre la ventana selección de plantillas. 6. Marcar la plantilla deseada y pulsar OK. 7. Introducir un nombre para el programa y presionar OK.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL KUKA Templates Comentario

Cell Programa troncal para mando mediante PLC, sólo debe existir una vez.

Expert Ficheros SRC y DAT sin programa troncal (sin líneas INI y PTP HOME)

Expert Submit Fichero SUB sin estructura base Submit (sin DECLARATION, INI, LOOP y ENDLOOP)

Function Ficheros SRC para una función.

Modulo Fichero SCR y DAT con programa troncal (líneas INI y PTP HOME)

Submit Ficheros SUB con estructura base Submit (DECLARATION, INI, LOOP y ENDLOOP)

Subprogramas. Utilización de subprogramas. Para apartados de programa similares que se repiten con frecuencia se utilizan subprogramas. • Los programas reducen la tarea de escribir durante la programación. • Los subprogramas reducen la longitud del programa para una mayor claridad

de los programas. • Los subprogramas pueden reutilizarse en otros programas. • Los subprogramas pueden utilizarse para estructurar un programa

Subprogramas globales Los subprogramas globales son programas con un fichero SCR y DAT propio a los cuales se accede desde otro programa. Los subprogramas son programas a los cuales se accede desde el programa principal. Cuando se ha terminado con el subprograma, se prosigue con el programa principal en la línea justo después de haber accedido al subprograma.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL LOOP… ENDLOOP. Bucle que repite indefinidamente un bloque de instrucciones. Se puede abandonar el bucle con EXIT. Los bucles se pueden intercalar. En caso de bucles intercalados, primero se recorre en bucle externo completo. A continuación se recorre el bucle interno completo. Sintaxis: LOOP Instrucciones ENDLOOP IF… THEN … ENDIF Ramificación condicionada. En función de una condición se ejecuta o el primer bloque de instrucción (bloque THEN) o el segundo bloque de instrucciones (bloque ELSE). Luego el programa se reanuda tras ENDIF. El bloque ELSE puede faltar. En caso de una condición que no se cumple, el programa puede proseguir de inmediato después de ENDIF. El número de instrucciones de los bloques es ilimitado. Se pueden intercalar varias instrucciones IF entre sí. Sintaxis IF Condición THEN Instrucciones ELSE Instrucciones ENDIF *Aclaración de la condición: debe ser de tipo Bool, siendo posible: Variable del tipo BOOL Función del tipo BOOL Combinación, por ejemplo una comparación, con resultado de tipo BOOL.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL SWITCH … CASE … ENDSWITCH. Selecciona uno de varios posibles bloques de instrucciones, siguiendo un criterio de elección. Cada bloque de instrucciones tiene al menos una identificación. Se elegirá el bloque cuya identificación coincida con el criterio de selección. Si el bloque se ejecuta, la ejecución del programa continuará tras ENDSWITCH. Si no coincide ninguna identificación con el criterio de selección, se ejecutará el bloque DEFAULT. Si no hay ningún bloque DEFAULT disponible, no se ejecutará ningún bloque y se continuará la ejecución del programa tras ENDSWITCH. Sintaxis SWITCH Criterio de selección CASE identificación1 <, identificación2,…> Bloque de instrucciones <CASE identificación1 <, identificación2,…> Bloque de instrucciones> <DEFAULT Bloque de instrucciones por defecto> ENDSWITCH Entre la línea SWITCH y la primera línea CASE no puede haber ni una línea vacía ni un comentario. Dentro de una instrucción SWITCH sólo puede aparecer una vez DEFAULT. *Aclaración del criterio de selección: Tipo INT, CHAR, ENUM, puede ser una variable, una llamada de función o una expresión del tipo de datos mencionado. *Aclaración de identificación: Tipo INT, CHAR, ENUM, el tipo de datos de la identificación debe coincidir con el tipo de datos del criterio de selección. Un bloque de instrucciones puede tener todas las identificaciones que se desee. Si hay varias identificaciones deberán separarse entre si mediante una coma. Insertar marcas y comentarios al procedimiento: 1. Marcar la línea detrás de la cuales debe insertarse el comentario o la marca.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 2. Seleccionar la secuencia de menú Instrucciones > Comentario > Normal o

Marca. 3. Introducir los datos deseados. Si ya se introdujo anteriormente un comentario

o una marca, el formulario inline contendrá las mismas indicaciones. • En el caso de los comentarios, con Texto NUEVO es posible vaciar el

campo para poder introducir texto nuevo. • En el caso de las marcas, con Hora NUEVA es posible actualizar el sistema

y con Nombre NUEVO, es posible vaciar el campo NOMBRE. 4. Guardar con Instrucción OK. Para establecer la comunicación con los periféricos de la unidad de control de robot, se pueden utilizar entradas y salidas digitales y analógicas En la programación de robots de KUKA se utilizan señales de entrada y salida para instrucciones lógicas: OUT: Conexión de una salida en un lugar determinado del programa. WAIT FOR: Función de espera dependiente de una señal: la unidad de

mando espera una señal: Entrada IN Salida OUT Señal horaria TIMER Dirección de memoria interna (indicador/memoria de 1 bit) FLAG o

CYFLAG (cuando se evalúe cíclicamente de manera constante). WAIT: Función de espera dependiente del tiempo: la unidad de mando espera

en esta posición del programa durante un periodo de tiempo registrado.

1°Paso.- Seleccionar en el menú principal la secuencia Configuración > Grupo de usuario. Se muestra el grupo de usuario actual. 2°Paso.- Para cambiar a otro grupo de usuario: Pulsar en Iniciar sesión…Marcar el grupo de usuario Experto. 3°Paso.- Introducir la contraseña kuka y confirmar con Iniciar sesión. 4°Paso.- Cargar el programa principal deseado en el edito pulsando en Abrir. INI PTP HOME Vel = 100% DEFAULT PTP HOME Vel = 100% DEFAULT

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 5°Paso.- Posicionar el cursor en la línea deseada. 6°Paso.- Ingresar la instrucción WAIT, para detener el movimiento del robot durante un periodo de tiempo programado. WAIT genera una parada del procesamiento en avance.

Fig. 11-1: Formulario in-line WAIT

Programa ejemplo: PTP P1 Vel = 100% PDAT1 PTP P2 Vel = 100% PDAT2 WAIT Time = 2 sec PTP P# Vel = 100% PDAT3

Movimiento ejemplar para lógica

El movimiento se interrumpe para 2 segundos en el punto P2. 7°Paso.- Ingresar la instrucción WAIT FOR, la cual determina una función de espera dependiente de señales. En caso necesario, pueden combinarse de forma lógica varias señales (máximo 12). Si se agrega una combinación lógica, en el formulario inline aparecen campos para las señales adicionales y para más combinaciones

Formulario in-line WAIT FOR

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Pos. Descripción

1

Agrega la combinación lógica externa. El operador se ubica entre las expresiones colocadas entre paréntesis. AND OR EXOR Agregar NOT NOT [vacio] Agregar el operador deseado utilizando el correspondiente botón.

2

Agregar la combinación lógica interna. El operador se ubica dentro de una expresión colocada entre paréntesis. AND OR EXOR Agregar NOT NOT [vacio] Agregar el operador deseado utilizando el correspondiente botón

3

Señal la cual se está esperando IN OUT CYFLAG TIMER FLAG

4 Número de la señal 1…4096

5

Si la señal ya tiene nombre, éste se muestra. Sólo para el grupo del experto: Pulsando en Texto Largo puede introducirse un nombre. Se puede escoger cualquier nombre.

6 CONT: Procesamiento en movimiento de avance. [vacío]: Procesamiento con parada del movimiento de avance

Procesamiento con y sin movimiento avance (CONT). 1°Paso.- Colocar el cursor en la línea detrás de la cual se insertará la instrucción lógica. 2°Paso.- Seleccionar la secuencia de menú Instrucciones > Lógica > WAIT FOR o WAIT. 3°Paso.- Declarar los parámetros en el formulario on-line.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 4°Paso.- Guardar la instrucción pulsando Instruc.OK. PTP P1 Vel = 15% PDAT1 PTP P2 CONT Vel = 15% PDAT” WAIT FOR IN 10 PTP P3 Vel = 15% PDAT3 Las funciones de espera dependientes de señales pueden programarse con y sin el procesamiento en movimiento de avance. Sin movimiento de avance significa que, en cada caso, se detiene el movimiento en el punto y se controla la señal: (1) Con movimiento de avance, las funciones de espera dependientes de señales programadas permiten que se pueda repasar antes del punto creado antes de la línea de instrucción. No obstante, la anterior posición del puntero de movimiento de avance no es clara (valor estándar: tres conjuntos de movimientos), por lo que el momento exacto para el control de la señal es indefinido (1). Además, no se reconocerán las modificaciones en la señal tras el control de la señal. PTP P1 Vel = 100% PDAT1 PTP P2 CONT Vel = 100% PDAT2 WAIT FOR IN 10 CONT PTP P3 Vel = 100% PDAT3 Tarea: Cree un nuevo programa con la denominación Contorno de pieza 1. Programar por aprendizaje sobre la mesa de trabajo el contorno de pieza 1 utilizando la base azul y la clavija 1 como herramienta. La velocidad de desplazamiento sobre la mesa de trabajo es de 0.3m/s. Tener en cuenta que el eje longitudinal de la herramienta siempre se encuentra en una posición vertical respecto al contorno de la trayectoria. Compruebe el programa en los modos de servicio T1, T2 y Automático. Se deben tener en cuenta las prescripciones de seguridad enseñadas.

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HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA. Aproximación. La unidad de control es capaz de aproximar las instrucciones de movimiento marcadas con CONT para acelerar el movimiento. Aproximar significa que no se desplaza exactamente a las coordenadas de punto. Previamente se abandona la trayectoria del contorno de paradas exactas. El TCP se conduce a lo largo de los contornos de aproximación que desemboca en el contorno de paradas exactas de la siguiente instrucción de movimiento. Ventajas del posicionamiento aproximado: • Desgaste reducido. • Tiempos de ciclo reducidos.

Parada exacta - Posicionamiento aproximado en comparación.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Para poder ejecutar el movimiento de aproximación la unidad de control debe poder leer los siguientes pasos de movimiento. Ello se realiza con procesamiento en avance. Aproximación en el tipo de desplazamiento PTP.

Aproximación en el tipo de desplazamiento LIN y CIRC.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL VI. INTEGRAR SISTEMA ROBÓTICO CON CONTROLADORES

LÓGICO PROGRAMABLES. HOJA EN BLANCO

N°1

2de robot. Software.

PLCSimulación de aplicaciones.Interface de comunicación

ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOSElaborar programa para conmutar salidas discretas Computadoras.

DENOMINACIÓN

INTEGRAR SISTEMA ROBÓTICO CON CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES

HT:T06


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ROBÓTICA INDUSTRIAL 6.1. ELABORAR PROGRAMA PARA CONMUTAR SALIDAS DISCRETAS

DEL ROBOT. Para la conmutación simple de las salidas, se deberá agregar en el programa la siguiente instrucción:

Dónde:

Pos. Descripción

1 Número de salida. • 1…4096

2

Si para la salida existe ya un nombre, éste se muestra. Sólo para el grupo de expertos: Pulsando en Texto largo puede introducirse un nombre. Se puede escoger cualquier nombre.

3 Estado en el que la salida se conecta • TRUE. • FALSE.

4 • CONT: Procesamiento en movimiento de avance. • [vacío]: Procesamiento con parada del movimiento de avance.

Realizar la conexión de las salidas y entradas del Robot con las salidas y entradas del PLC (Micrologix 1100).

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Como ambos sistemas son de entradas y salidas de 24 Vdc, no hay problema en la conexión. Nota: Respetar el conexionado indicado en las hojas de datos respectivas. Aplicación 1: Realizar la integración de un sistema robotizado que controle el desplazamiento de objetos en una faja mediante PLC y sensores y que manipule dichos objetos mediante un robot Kuka. Realizar la programación del robot: (Esta programación solo es una referencia, por lo tanto, puede ser modificada) INI PTP HOME Vel = 10% DEFAULT WAIT time = 2 sec LOOP IF $IN[10] == TRUE PTP P1 Vel = 15 % WAIT time = 2 sec $OUT[5] = TRUE WAIT time = 1 sec PTP P2 Vel = 15 % PTP P3 Vel = 15 % WAIT Time = 1 sec PTP P4 Vel = 15 % WAIT Time = 1 sec $OUT [5] = FALSE WAIT Time = 1 sec

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ROBÓTICA INDUSTRIAL PTP P3 Vel = 15 % PTP HOME Vel = 10% DEFAULT ENDIF ENDLOOP … --> Aquí se puede agregar más líneas de programa dependiendo el funcionamiento final. Este programa desarrollador moverá al robot al punto HOME (posición inicial), luego esperará la confirmación del sensor conectado al PLC para poder recoger el objeto, cuya posición para el robot será P1, luego de un tiempo para la estabilización del robot cogerá al objeto, mediante la activación de la salida 5, que conecta a la electroválvula que controla el gripper. Luego el robot se posicionará en la parte superior a este último movimiento P2 (posición segura 1), luego realiza un movimiento a P3 (una posición segura 2), finalmente se ubica sobre la mesa con la posición P4 para soltar ahi el objeto, y regresar finalmente a su posición inicial a esperar la siguiente confirmación y repetir el proceso. El programa del PLC será el siguiente:

Este programa es solo una referencia, es posible que al realizar la tarea se modifique, ese programa es para activar los motores de la faja y detenerlo cuando el objeto a manipularse haya sido detectado por el sensor, luego contará

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ROBÓTICA INDUSTRIAL los objetos detectados y envía la señal de confirmación al robot para su manipulación.

Aplicación2: Realizar la integración de un sistema robótico que separe los objetos desplazados por la faja transportadora dependiendo del material (plástico o metal). Solución: Realizar Enlace y pruebas de movimiento del robot Kuka KR6, luego realizar los procedimientos de medición y orientación de la herramienta o seleccionar los datos de la herramienta ya antes guardados. Preparar el ambiente de trabajo, realizar la instalación de los sensores para la detección del material, y realizar su ajuste para la calibración de distancias. Realizar conexionado del sensor al sistema del robot Entrada 5 sensor inductivo Entrada 4 sensor capacitivo Realizar el programa para el traslado del material metálico a su mesa correspondiente. 1 DEF Metales() 2 INI

P1

P2

P3

P4

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 3 PTP P1 Vel= 25% PDAT1 Tool[1] Base[0] 4 LIN P2 Vel= 0.20 m/s CPDAT1 5 Wait Time = 0.50 sec 6 $OUT[33] = TRUE 7 Wait Time = 0.50 sec 8 LIN P1 Vel =0.50 m/s CPDAT1 9 PTP P3 Vel = 25% PDAT1 Tool[1] Base[0] 10 LIN P4 Vel= 0.20 m/s CPDAT1 11 Wait Time = 0.50 sec 12 $OUT[33] = FALSE 13 Wait Time = 0.50 sec 14 LIN P3 Vel =0.50 m/s CPDAT1 15 PTP P1 Vel = 25% PDAT1 Tool[1] Base[0] 16 END Realizar el programa para el traslado del material metálico a su mesa correspondiente. 1 DEF Plasticos() 2 INI 3 PTP P1 Vel= 25% PDAT1 Tool[1] Base[0] 4 LIN P2 Vel= 0.20 m/s CPDAT1 5 Wait Time = 0.50 sec 6 $OUT[33] = TRUE 7 Wait Time = 0.50 sec 8 LIN P1 Vel =0.50 m/s CPDAT1 9 PTP P3 Vel = 25% PDAT1 Tool[1] Base[0] 10 LIN P4 Vel= 0.20 m/s CPDAT1 11 Wait Time = 0.50 sec 12 $OUT[33] = FALSE 13 Wait Time = 0.50 sec 14 LIN P3 Vel =0.50 m/s CPDAT1 15 PTP P1 Vel = 25% PDAT1 Tool[1] Base[0] 16 END Aplicación3: Realizar programación para la selección de materiales. Realizar el programa principal para que de acuerdo a la señal detectada pueda ejecutarse la rutina de traslado del material metálico o plástico. 1 DEF main_program()

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 2 INI 3 PTP HOME Vel = 25% DEFAULT 4 LOOP 5 PTP P1 Vel= 25% PDAT1 Tool[1] Base[0] 6 IF $IN[0] == TRUE

Wait Time= 1.00 sec IF $IN[1]== TRUE THEN Metales() ELSE Plasticos() ENDIF

ENDIF 6 ENDLOOP 7 END Nota: Como se mencionó anteriormente, este programa es sólo de referencia pudiendo ser modificado en el taller dependiendo de las observaciones del instructor. Realizar las modificaciones necesarias para que el programa del PLC cuente los objetos metálicos como plásticos detectados. 6.2. SIMULACIÓN DE APLICACIONES. Ejemplo 1. Se desea desarrollar la simulación de una fábrica en donde un robot realiza operaciones de transferencia de materiales. Para ello existen 3 mesas de trabajo. 1. Las dimensiones y posiciones de cada uno de los elementos de trabajo están

dadas en las tablas siguientes:

MESA COLOR POSICION DIMENSIONES 1 AZUL -50, -450, 0 200 x 200 x 300 2 ROJO 300, -100, 0 150 x 200 x 350 3 AMARILLO -100, 250, 0 300 x 150 x 370

PIEZA COLOR POSICION DIMENSIONES BOX VERDE 25, 300, 370 50 x 50 x 50

GRIP POINT 50 x 325 x 400

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 2. El entorno inicial deberá quedar, tal como se muestra:

3. El robot parte de una posición inicial. El proceso se inicia cuando la pieza de trabajo está sobre la Mesa 3. El robot debe coger la pieza y llevarla hacia la mesa 2, luego debe regresar a la posición inicial, después de lo cual llevará la pieza hacia la Mesa 1 y volverá a la posición inicial, recogerá nuevamente la pieza desde la Mesa 1 y la trasladará a la Mesa 3 y volverá a la posición inicial. Este ciclo se repetirá 3 veces.

4. Guardar el programa y la lista de posiciones. 5. En que se diferencian los archivos generados por Position List y MRL Position

List 6. Consigne el valor de coordenadas que aparece por defecto. Estas

corresponden a: _________________ 7. Los indicadores Roll, Pitch y Yaw, corresponden a: (Observar en Ayuda: Roll-

Pitch-Yaw Angles). Roll: __________________________ Pitch: _________________________ Yaw:__________________________

Instrucciones de Programación. Fija la velocidad de operación y tiempo de aceleración/ desaceleración, como Alta (High) o Baja (Low) con la que trabajará el robot; la velocidad tiene su valor mínimo en 0 y máximo en 30. SP (Speed): Formato SP <Nivel de velocidad>, < H o L >

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Ejemplo 2. Proposición de uso de coordenadas exactas en la ubicación de posiciones para el traslado de objetos. 1. Elaborar el siguiente entorno de trabajo, dadas las siguientes condiciones:

Nº COLOR POSICION TAMAÑO 1 CAFÉ -200,400,200 50 x 50 x 50 2 CELESTE -100,400,200 50 x 50 x 50 3 AMARILLO 0,400,200 50 x 50 x 50 4 ROJO 100,400,200 50 x 50 x 50 5 AZUL 200,400,200 50 x 50 x 50 6 VERDE -225,375,0 500 x 100 x 200 7 VERDE 400,-225,0 100 x 500 x 200

2. El entorno inicial deberá quedar, tal como se muestra:

Los elementos de trabajo se ordenaran según la figura 1:

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 3. La posición final de los objetos se muestra,

observe el punto de inserción en donde se encuentra ahora.

Indique con un círculo rojo el punto de inserción del objeto Mesa Nº 2. Escriba sus coordenadas.

4. Consigne los valores de las coordenadas X, de los objetos 1 y 2 en la Mesa Nº1

Box CAFÉ X = Y = Z =

Box CELESTE X = Y = Z =

5. Consigne los valores de las coordenadas de los objetos 1 y 2 en la Mesa Nº2

Box CAFÉ Calculado X = Y = Z =

Programa X = Y = Z =

Box CELESTE

Calculado X = Y = Z =

Programa X = Y = Z =

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 6. Cuál es la diferencia de valores entre ambas coordenadas en la mesa Nº 2

X = Y = Z =

7. Puede indicar el valor porcentual del error en cada eje. Use esta fórmula:

(VC-VP)*100%/VC

* VC=Valor Calculado VP=Valor de Programa Este es el error que comete el programa, el cual es equiparable el que cometerá el robot. Ejemplo 3. Proposición de uso de coordenadas exactas en la ubicación de posiciones para el traslado de objetos. 1. Elaborar el siguiente entorno de trabajo, dadas las siguientes condiciones:

Nº COLOR POSICION TAMAÑO 1 AMARILLO -200,400,200 50 x 50 x 50 2 AZUL -100,400,200 50 x 50 x 50 3 CELESTE 0,400,200 50 x 50 x 50 4 NARANJA 100,400,200 50 x 50 x 50 5 MARRON 200,400,200 50 x 50 x 50 6 VERDE – M1 -225,375,0 500 x 100 x 200 7 VERDE – M2 400,0,0 100 x 100 x 150

2. El entorno inicial deberá quedar,

tal como se muestra. Las piezas se acomodarán una sobre otra según un patrón de rotación de 90º, en la Mesa 2

eX = eY = eZ =

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 3. Las piezas acomodadas una sobre otra, no deberán causar colisión. Se

muestran diferentes vistas:

4. Complete la tabla de las posiciones de llegada en la Mesa 2:

Nº COLOR POSICION 1 AMARILLO 2 AZUL 3 CELESTE 4 NARANJA 5 MARRON

5. Modifique el entorno de trabajo de la siguiente forma:

7 VERDE – M2 500,0,0 100 x 100 x 200

6. Modifique el tamaño del piso invocando el menú contextual desde el

Workspace, y seleccione Floor, a continuación, cambie el tamaño del piso a un formato adecuado.

7. Deposite las cajas usando las ordenes MS coloque cada objeto según

indicación, deberá modificar el programa de forma que ahora se efectúe:

a. Cajas que no rotan se depositarán horizontalmente. b. Cajas que rotan se depositarán verticalmente.

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8. Calcular el error porcentual de COSIMIR:

Box Amarillo X = Y = Z =

Box Naranja X = Y = Z =

Ejemplo 4. Control de Entradas / Salidas: Activación mediante el programa del Robot

1. Seleccionar en el entorno de trabajo el Robot RV-E4NM.

2. Añadir un LED semiesférico de color azul, dado que este elemento lo

componen la reunión de otros elementos primitivos, se deberá efectuar un desplazamiento de todas sus partes en forma conjunta, desde el MODEL EXPLORER, tal como se muestra:

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 3. Ubicarlo en la posición:

4. Desplegar el MODEL EXPLORER, se observa en el LED una INPUT, con el

nombre ON, la cual evidentemente al ser activada causará el cambio de estado del LED, asimismo en la zona derecha se ve que la salida no está conectada a NADA, aun. Por otro lado vemos que las entradas y salidas asociadas al robot esta INACTIVAS. Para relacionar una VARIABLE INACTIVA con una entrada, ARRASTRE EL ELEMENTO DE LA POSICION B A LA POSICION A.

NOTA: Comando SPEED (Velocidad) SP 10 (El valor es relativo al valor máximo el cual es 30, la velocidad máxima del robot es 655 mm/s) Comando MTS (Move Tool Straight) Desplaza el Grip en un movimiento rectilíneo MTS [Nº POSICION], [DISTANCIA], O Ejm. MTS 1, -100, C

A C

B

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 5. El cambio finaliza cuando se observa en la parte derecha de la pantalla la

conexión con el Robot.

NOTA: Instrucción: OB (Output Bit)

Función: Coloca 1 el bit de output especificado. Formato: OB [<+/->] < Numero de Bit de Output > (+: Bit ON -: Bit OFF)

6. Elaborar y ejecutar el programa:

7. Modificar el programa a:

8. Modificar el programa del paso anterior con las siguientes variantes: - Introducir una repetición de ciclo (Repetir 5 veces). - Modificar el tiempo de retardo. Completar la tabla:

- 10 - 20 - 50

D

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Control de Entradas / Salidas: Activación mediante salida de otro elemento. 9. Implementar el siguiente entorno, completar lo que corresponda:

- 1 Sensor de Color. Pos: (300, 450, 300) - 1 LED Rojo. Pos: (-100, -500, 0) - 1 LED Verde. Pos: (300, -500, 0) - 1 LED Azul. Pos: (-500, -500, 0) - 1 Box Rojo (25 x 25 x 25) Pos:______,______,_______ - 1 Box Verde (25 x 25 x 25) Pos:______,______,_______ - 1 Box Azul (25 x 25 x 25) Pos:______,______,_______ - 1 Box Naranja (75 x 225 x 200) Pos: Ubicar la mesa de manera que el

centro de la misma quede en el Eje Y, la posición en el Eje X es 400. La separación entre los Box será de 50 y de los extremos 25.

-

Ejemplo 5. Control de Entradas / Salidas: Interacción de Elementos. 1. Seleccionar en el entorno de trabajo el Robot RV-E4NM.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 2. Añadir los siguientes elementos, use la siguiente relación para llevar control

de los enlaces: 3.

- Feeder 1: Inputs: ___________, Outputs: ________________ - PushCylinder: Inputs: ___________, Outputs: ________________ - TurnTable: Inputs: ___________, Outputs: ________________

4. Depositar los elementos y obtener un orden semejante:

5. Elaborar un programa que entregue los discos de manera que el resultado final corresponda a la figura mostrada, no interesa aun el orden de salida o colocación, sino la activación de la secuencia; utilice el comando de temporización para tener un giro controlado:

MODIFICACIÓN DEL PROGRAMA. 1. Resetee el entorno y proceda a añadir un sensor de presencia, el cual servirá

para detener la mesa giratoria, bajo la óptica de control de una secuencia. Deberá utilizar la salida 001 del robot para el inicio de la secuencia. - HN24MGV: Inputs: _____________, Outputs: _______________

2. Con ayuda del sensor y la adecuada programación obtenga un disco por cada

entrega. Los que se deberán ubicar en cada eje de un cuadrante imaginario e el Turn table.

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3. Proceda a ampliar el área de trabajo:

a. Botón derecho sobre el piso b. Elegir la opción Floor c. Indicar el tamaño (Size) d. También puede alterar el número de divisiones (Grid)

CONSTRUCCION DE UNA MESA.

1. Añadir un box el cual servirá de tablero a la mesa que se construirá. Ahora,

añadir las patas de la mesa, para ello, desde el Model Explorer, desplegar Box y seleccionar Base, al dar el botón derecho sobre ésta, se desplegará una lista, elegir: New y luego Box. Este box nuevo ha sido añadido como parte de un conjunto de objetos (Box), que presentarán una característica común, es decir que se presentan agrupados.

2. Se necesitan 4 patas para la mesa, así que se repetirán estas acciones hasta que se completen los elementos necesarios. También es posible cambiar de nombre a este conjunto para diferenciarlo en la lista de objetos de Cosimir.

ELECTROTECNIA 117

ROBÓTICA INDUSTRIAL 3. La tabla siguiente le muestra las posiciones de cada elemento que conforma

la Mesa:

Elemento Función Dimensiones Posición Box 1 Tablero 400 x 500 x 10 600, -250, 400 Box 2 Pata 40 x 40 x 400 600, -210, 0 Box 3 Pata 40 x 40 x 400 600, -250, 0 Box 4 Pata 40 x 40 x 400 960, -250, 0 Box 5 Pata 40 x 40 x 400 960, -210, 0

4. La vista muestra la Mesa terminada. Al ser un conjunto de objetos, agrupados

bajo una característica única, se puede desplazar como una entidad:

5. Elabore una mesa para depositar el Push Cylinder y un soporte para el sensor, así también podría colocar una base (Box gris, con Z=40) para el Robot, de modo de modificar la altura del mismo.

6. Modifique el entorno y el programa para trasladar los objetos del Turn

Table, desde una posición de recogida única, hasta la mesa que ha elaborado. Posicione la mesa a la izquierda del robot, según muestra. Use el sensor para detener la mesa giratoria. (Posición del sensor optativa)

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Sensor de Color: Ubicación: Model Libraries/Sensors/Color Sensor. Detecta 3 Colores: Rojo, Azul, Verde. Para cada opción presenta una salida individual. La cara sensible se encuentra en el Eje Z.

7. Debe enlazar la salida de cada color del Sensor con el LED del color correspondiente.

8. El programa deberá controlar que cuando el robot levante un Box y lo presente delante del sensor de color, se active el LED del color correspondiente. Luego el Box volverá a su posición original.

9. Insertar el modelo: TurnTable, de Miscellaneous Mechanisms. Establezca el enlace a la entrada 2 para iniciar la rotación de la mesa.

10. Para que pueda observar el movimiento de la mesa giratoria, deberá colocar un objeto pequeño de lado 30 y color Azul.

11. Ejecutar 10 veces. Que comportamiento observa:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ejemplo 6. Control de Entradas / Salidas: Interacción de Elementos. 1. Seleccionar en el entorno de trabajo el Robot RV-E4NM.

2. Añadir los siguientes elementos:

- Feeder 1: Inputs: ______________, Outputs: _______________ - Push Cylinder1: Inputs: _________, Outputs: ______________ - Push Cylinder2: Inputs: _________, Outputs: ______________ - Turn Table 1: Inputs: _____________, Outputs: _______________

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- Conveyor Belt 1: Inputs: _________, Outputs: ______________ - Conveyor Belt 2: Inputs: _________, Outputs: ______________ - Sensor 1: Inputs: __________, Outputs: ______________ - Sensor 2: Inputs: __________, Outputs: ______________

3. Instalar los diferentes elementos y obtener un entorno semejante:

4. Elaborar un programa que entregue los discos de manera que el resultado final corresponda a la figura mostrada, de manera que: a. No interesa el orden en que se entreguen los discos sino que se obtenga

la posición final en TT1. b. Entregar los 4 discos en CB1, antes que el robot pase el primero de ellos al

CB2. c. Entregar 1 disco por vez, y una vez que este pase a CB2, entregar el

siguiente.

5. . Proceda a añadir un sensor de presencia: - HN24MGV: Inputs: _____________, Outputs: ________________

6. Con ayuda del sensor y la adecuada programación obtenga un resultado

exacto. Cada eje empezando de 0, deberá ser ocupado por un disco.

7. Obtenga un resultado final semejante a la figura.

8. Instalar los diferentes elementos y obtener un entorno semejante.

9. Elaborar un mapa de entradas/salidas. El Feeder deberá entregar los discos según el siguiente orden de color: Rojo, Rojo, Azul, Rojo.

10. Efectuar el control de la celda, de manera que como máximo estén 2 discos en la faja de transporte.

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11. Con ayuda del Sensor de Color SC1 y S2, discrimine los discos de color Rojo en la Mesa 1 y los de color Azul en la Mesa 2.

12. Use la opción Delay del Sensor de Color, para retardar la acción resultante de la detección.

13. Si el Push Cylinder, parece atravesar el disco, reacomode la posición del Gripper Point del Bumper:

14. Ejemplo 6B: De acuerdo con la siguiente figura , elabore un entorno según

se indica

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15. Los discos se entregarán en esta secuencia VRVR.

16. Ubicar sensores en la línea, según corresponda la necesidad.

17. Ejemplo 6C: De acuerdo con la siguiente figura, elabore un entorno según se indica y cumpla el posicionamiento en la mesa de salida. La secuencia de entrega es RVRV.

18. Ubicar sensores en la línea, según corresponda la necesidad.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL HOJA DE INFORMACION TECNOLOGICA. Módulos de Entradas y Salidas remotas BECKHOFF. El controlador del robot, se comunica con unos módulos de entrada y salida remoto (en total 16 salidas digitales de 24 Vdc, 16 entradas digitales de 24 Vdc, 4 salidas de tipo rele), en ellos se conectan los sensores de presencia, pulsadores, electroválvulas, lámparas indicadoras, entradas y salidas del PLC para su integración, etc. El conexionado de estos módulos se realiza según las gráficas mostradas: Los terminales de entrada digital EL1809 adquirieren las señales de control binarias desde el nivel de proceso y las transmitirá, en forma aislada eléctricamente al dispositivo de automatización superior, cuyos estados de señal se muestran por LEDs.

El terminal de salida digital 2809 conecta las señales de control binarias del sistema de automatización a los actuadores en el nivel de proceso con aislamiento galvánico. El EL2809 está protegido contra la inversión de polaridad y además con corrientes de cobrecarga y cortocircuito. Todos los componentes tienen que utilizar el mismo punto de referencia como el EL2809.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Las salidas son pasadas a través del contacto de 24V de potencia , los contactos pueden ser conectados sin necesidad de herramientas, en el caso de los alambres sólidos utilizando una conexión directa. El módulo EL2024 conecta las señales binarias de 24V, está electricamente aislado con el actuador. Está compuesta de 4 canales y sus respectivos LED indicadores de estado. El módulo EL9100 es la fuente de alimentación de 24Vdc y soporta una carga menor a 10A. El acoplador EtherCAT EK1100 conecta con los terminales EtherCAT. Una estación se compone de un acopladore EK1100, cualquier número de terminales EtherCAT y un terminal extremos de bus. El acoplador convierte los telegramas que pasan de Ethernet 100BASE-TX a representación de la señal E-bus. El acoplador está conectado a la red a través de la interfaz superior Ethernet. El zocalo inferior RJ45 puede ser utilizado para conectar otros dispositivos EtherCAT en la misma cadena. En la red se puede instalar en cualquiera parte de la sección de transferencia de señal de Ethernet (100BASE-TX) – excepto directamente en el switch.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL POSIBILIDADES DE ESTRUCTURACIÓN DE UN PROGRAMA DE ROBOT. La estructura de un programa de robot es un factor relevante para su valor de utilidad. Cuanto más estructurado esté un programa, más comprensible, efectivo, legible y rentable será. Para estructurar un programa pueden aplicarse las siguientes técnicas: • Comentar | Comentarios y marcas. • Acoplar | Espacios en blanco. • Ocultar | Folds ("Plegar"). • Tecnología de módulos | Subprogramas. Comentarios y marcas. La opción para añadir un comentario permite colocar un texto en el programa de robot dirigido a los lectores del programa. Por tanto, el intérprete de robot va a leer este texto. Se incluye únicamente para mejorar la legibilidad de un programa. Los comentarios pueden introducirse en el programa de robot con diferentes fines: Informaciones sobre el texto del programa | Autor, versión, fecha de creación Subdivisión del texto del programa | Especialmente si se utilizan elementos gráficos (caracteres especiales como #, *, ~,) Definir comentario (nivel experto) | Al colocar un punto y coma al principio de una línea de programa, esta línea se define como comentario y se obviará en el flujo de ejecución del programa. Aclaración de cada una de las líneas, así como indicación sobre el trabajo a realizar | Identificación de partes del programa insuficientes Nota: El uso de comentarios tienen sentido únicamente si se mantienen actualizados. Es obligatorio actualizar los comentarios siempre que se realicen modificaciones en las instrucciones. Pueden introducirse diferentes tipos de comentarios: • Punto y coma (nivel experto) | Al introducir un punto y coma (" ; ") se comenta

la parte que sigue en la línea. • Introducción del formulario inline "Comentario". • Introducción del formulario inline "Marca" | Se incluye además una marca de

tiempo. Asimismo, existe la posibilidad de introducir el nombre del editor de la marca.

Insertar marcas y comentarios relativos al procedimiento. 1. Marcar la línea detrás de la cuales debe insertarse el comentario o la marca.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL 2. Seleccionar la secuencia de menú Instrucciones > Comentario > Normal o

Marca. 3. Introducir los datos deseados. Si ya se introdujo anteriormente un comentario

o una marca, el formulario inline contendrá las mismas indicaciones. En el caso de los comentarios, con Texto NUEVO es posible vaciar el campo para poder introducir texto nuevo. En el caso de las marcas, con Hora NUEVA es posible actualizar el sistema y con Nombre NUEVO, es posible vaciar el campo NOMBRE.

4. Guardar con Instrucción OK. Acoplar líneas de programa. Un método efectivo para aumentar la legibilidad de un programa de robot es el acoplamiento de líneas de programa. De este modo se consigue aclarar la relación entre módulos de programa. Ocultar las líneas del programa a través de FOLD. El lenguaje del robot de KUKA ofrece la posibilidad de agrupar y ocultar en FOLD las líneas del programa. Así, ciertas partes del programa no serán visibles para el usuario, lo que simplifica la lectura del programa. En el grupo de usuario Experto es posible abrir y editar los FOLD. Fold cerrado

Fold abierto

Marcas de color en las folds:

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ROBÓTICA INDUSTRIAL Técnica de subprogramas. La técnica de subprogramas permite estructurar modularmente los programas de robot y, así, lograr una composición estructuralmente eficiente. El objetivo no es registrar todas las instrucciones en un programa, si no almacenar determinadas secuencias, cálculos o procesos en programas independientes. Ventajas de la utilización de subprogramas: El programa principal tiene una estructura clara y es más fácil de leer ya que

se ha reducido la longitud del programa. Los subprogramas se pueden desarrollar por separado: el esfuerzo de

programación puede dividirse y se minimizan las causas de fallos. Los subprogramas pueden reutilizarse varias veces. Básicamente, se pueden

distinguir entre dos tipos de subprogramas diferentes: Subprogramas globales.

Un subprograma global es un programa de robot independiente que se activa con otro programa de robot. La ramificación de los programas puede realizarse específicamente para una aplicación, es decir, un programa puede ser una vez un programa principal, pero la siguiente vez, puede operar como un subprograma. Subprogramas locales.

Los subprogramas locales son programas integrados en un programa principal, es decir, las instrucciones están incluidas en el mismo archivo SRC. Las coordenadas de punto del subprograma se guardan así en el mismo archivo DAT.

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ROBÓTICA INDUSTRIAL KUKA SIM PRO. KUKA.Sim Pro es un software diseñado para programar robots de KUKA fuera de línea. Este producto permite, mediante una conexión en tiempo real con KUKA.OfficeLite realizar de manera virtual el control, el análisis de ciclos y la generación de programas para el robot. KUKA.OfficeLite es otro software para crear y optimizar programas para robots en cualquier PC. Es casi idéntico al software estándar KRC. Gracias al uso de la interfaz de usuario Original KUKA y de la sintaxis KRL, el manejo y la programación fuera de línea coinciden exactamente con los del robot, Los programas se pueden transmitir 1:1 desde el sistema de programación KUKA.OfficeLite al robot por medio de una red o de una unidad de almacenamiento. En este programa es posible utilizar los filtros incorporados para introducir datos CAD de otros sistemas o elaborar componentes con las herramientas CAD predefinidas en el programa. También es posible el uso de los de los amplios catálogos electrónicos que suministra la marca, o también se pueden descargar los modelos de Internet, La mayoría de componentes del catálogo electrónico son variables en cuanto a su dimensionado. Con lo que es posible por ejemplo cargar una valla de protección y adaptar la altura y anchura de ésta a las necesidades. Este modelo modular evita que los componentes tengan que ser dibujados de nuevo y supone por lo tanto un ahorro considerable de tiempo. Con la simulación podemos de nuestros programas verificaremos que lo todos los parámetros que le hemos introducido son correctos y están dentro del campo de trabajo del robot, también existen funciones, muy útiles que nos permitirán por ejemplo evitar problemas debidos a colisiones, también elaborar y simular garras, pinzas de soldadura y otras estructuras cinemáticas.

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servicio nacional de adiestramiento en...

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