Programación de robots

Generalidades.

Programación Gestual.

Modos de Programación.

Programación textual.

Nivel robot.

Nivel tarea.

Nivel objetivo.

Programación de robots.

Generalidades

Con la programación es como los humanos nos comunicamos con los robots. Existen dos niveles de programación: gestual y textual. En la primera el robot se programa guiando el brazo según la secuencia de operaciones para la aplicación que se repetirá cíclicamente. En la textual existen varios niveles según las operaciones especificadas al robot. Puede ser a nivel de robot o a nivel de tarea.

Imagen de Wikipedia-NASA

Programación Gestual

En la programación gestual el robot interviene en el proceso como un digitalizador de posiciones por las que luego pasará a ejecutar la tarea. Este tipo de programación puede ser usada por cualquier operario sin experiencia, ya que no usa símbolos abstractos para la realización del programa. El problema es que este programa queda construido por una secuencia fija de movimientos sin que se pueda modificar ni influir por el uso de sensores.

La programación gestual es tediosa y peligrosa de realizar para el programador, además el robot se infrautiliza al no realizar trabajo útil mientras es programado.

Modos de Programación

La definición de los puntos de paso de una trayectoria del robot se puede realizar por diferentes medios.

-Movimiento manual del robot. El programador posiciona directamente al robot en la posición a alcanzar.

-El sistema maestro-esclavo. Los movimientos que el operador realiza en el robot esclavo son seguidos por el maestro. La estructura del esclavo es igual a la del maestro excepto que la pinza es sustituida por otros dispositivos.

-Teclado, joystic u otros. El robot se posiciona desde un puesto de mando que registra las posiciones para su posterior ejecución. Los ejes se pueden controlar con independencia, pudiendo controlar su velocidad. Este es el mando más usado  en la programación gestual.

Programación textual

La secuencia de posiciones del robot es definida por un programa que puede contener sentencias que especifican el movimiento y otras que dan información del entorno. El robot no interviene en el aprendizaje de las posiciones. Existen actualmente muchos lenguajes en los que se combina la programación gestual y textual, la primera para definir las posiciones y la segunda para establecer la secuencia.

La programación textual presenta una serie de ventajas sobre la gestual, las principales son: el poder especificar distintos tipos de movimientos y trayectorias y la capacidad de relación con el entorno. Por el contrario, este tipo de programación exige del programador que tenga conocimiento de las técnicas de programación y experiencia en la realización de estrategias de movimiento basadas en la información sensorial.

Podemos distinguir tres tipos de programación textual: a nivel de robot, a nivel de tarea y a nivel de objetivo.

Nivel robot

La secuencia se establece por programa y ciertas posiciones se definen por guiado. En los lenguajes de este nivel es el programador el encargado de seleccionar las funciones necesarias y su secuencia para realizar la tarea. Estos leguajes están orientados a la descripción de las operaciones que debe realizar el robot.

Nivel tarea

Engloba lenguajes de alto nivel  en los que el programador especifica las tareas en  términos de relaciones de posición entre las piezas a ensamblar, en vez de función de configuraciones necesarias del manipulador. Estos sistemas  requieren modelos geométricos completos del entorno de trabajo.

Los lenguajes que cuentan con modelos del entorno  pueden realizar tareas más complejas, necesitan por tanto ordenadores más potentes. Tienen funciones de bajo nivel,  pero es el propio sistema  quien las selecciona. La sintaxis es cercana al lenguaje coloquial, por esto la ejecución de sentencias implica acciones muy complejas.

Los mayores problemas con los que nos encontramos son:

-Determinar trayectorias  exentas de riegos de colisión.

-determinar cómo coger un objeto  con la mano del robot.

-acoplar piezas.

Hay dos tipos de sistemas de programación a nivel tarea.

Textuales. En estos el programador determina las relaciones espaciales deseadas entre las piezas, así como la descripción geométrica de los objetos y robots que intervienen.

Basados en modelado geométrico de sólidos. En estos las órdenes gráficas son automáticamente descompuestas en instrucciones para el robot.

Nivel objetivo

Es aquella en que sólo se especifica el objetivo final, sin necesidad de dar información sobre los resultados intermedios. Los  lenguajes de este nivel tienen un vocabulario limitado, a algunos nombres, artículos, adjetivos, etc.

Admitiendo algunos tipos de instrucciones, declarativas, imperativas e interrogativas.

Para realizar estos lenguajes se utilizan técnicas de inteligencia artificial, sobre todo planificadores. La dificultad de diseño de estos lenguajes está en la generación de los planes más que en el lenguaje de descripción de objetivos.

Programación de robots

Un robot industrial es básicamente 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 este  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.

Durante la ejecución de un programa se interacciona con la memoria del sistema leyendo y actualizando el contenido de las variables utilizadas por el programa; con el sistema de control cinemático y dinámico del robot, encargados de dar la señal de mando a los accionamientos del robot a partir de las especificaciones del movimiento que se les proporciona; y con las entradas salidas del sistema consiguiéndose así la sincronización del robot con el resto de elementos y máquinas que componen su entorno.

El sistema de programación es, por tanto, la herramienta con que cuenta el usuario para acceder a las prestaciones del robot, existiendo una relación directa entre las características y posibilidades del sistema de programación y las el robot en sí mismo.

Métodos de reprogramación de robots. Clasificación.

Programar un robot y consiste en indicar a paso a paso las diferentes acciones (moverse a  un punto, abrir la pinza, etc) que este  deberá realizar durante su funcionamiento automático.  La flexibilidad en la aplicación del robot y, por tanto, su utilidad dependerá en gran medida de las características de su sistema de programación.

En la actualidad no existe normalización en cuanto a procedimientos de programación de robots. Por el contrario, cada fabricante ha desarrollado su particular método válido únicamente para sus propios robots. Sin embargo existen algunos sistemas de programación que han servido de modelo para el desarrollo de otros. Tal es el caso del lenguaje AL desarrollado por la universidad de Stanford en los años setenta  y que he servido de referencia para muchos sistemas comerciales existentes.

Los escasos intentos de unificar en cierta medida los procedimientos de programación de robots no han tenido hasta la fecha el reconocimiento y la aceptación necesarios. De entre ellos tal vez el IRDATA reconocido como estándar por la VDI Alemana ha sido el que más aceptación ha tenido.

Existen diversos criterios para realizar una clasificación de los métodos de programación de robots. Algunos atienden a la potencia del método, mientras que otras clasificaciones hacen referencia  al sistema empleado para indicar la secuencia de acciones a realizar. Este segundo criterio es más ilustrativo a la hora de dar a conocer las alternativas existentes para programar un robot.

Según este criterio 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.