tutorial simuladores

DEPARTAMENTO DE ENERGIA Y MECANICA

CARRERA DE ING. MECATRONICA

ASIGNATURA: Robtica Industrial

TEMA: Simuladores

ContenidoTUTORIAL BRAZO ROBOT3Simulador Diez Cubos12Movimiento12Elaboracin de un nuevo Registr o abrir uno ya existente13Ejemplo Bsico del Simulador Robtico13Creacin de un Nuevo Registro14TUTORIAL ROKISIM18APLICACIN PRCTICA: Atornilladora23

TUTORIAL BRAZO ROBOT1. Abrimos el simulador Brazo robot haciendo doble clic en el cono, y se abrir la siguiente ventana:

2. Presionamos el botn F1 del teclado para eliminar el texto de ayuda, de manera que la pantalla quedar totalmente limpia.

3. Con la tecla A, moveremos el brazo hasta que llegue a la posicin indicada a continuacin, y presionaremos ENTER para que se almacene dicha posicin.

4. Con la tecla N abrimos la pinza del robot hasta el lmite y presionamos ENTER. 5. Con las teclas SHIFT + E, bajaremos con precisin el brazo hasta la posicin indicada y guardaremos la posicin con ENTER.

6. Cambiaremos el ngulo de balanceo con la tecla C y presionamos ENTER hasta la posicin indicada.

7. Con las teclas SHIFT + E, bajamos el brazo un poco ms, se simular que en esa posicin se encuentra el objeto a mover, presionamos ENTER.

8. Cerramos la pinza con las teclas SHIFT + M, en la posicin indicada y presionamos ENTER.

9. Presionamos la tecla Q continuamente hasta llegar a la posicin indicada, y presionamos ENTER.

10. Con la tecla W giramos el brazo hasta el punto indicado, luego presionamos ENTER.

11. Con las teclas SHIFT + C, giramos la mueca del robot, hasta la posicin indicada y presionamos ENTER.

12. Presionamos la tecla E hasta la posicin indicada, o de ser necesario utilizar SHIFT + E para mejorar la precisin, y luego ENTER. 13. Abrimos la pinza con la tecla N, de manera que el objeto se coloc en la posicin 2, luego presionamos ENTER. 14. Levantamos el brazo con la tecla Q, luego presionamos ENTER para guardar el movimiento. 15. Vamos a utilizar el brazo para obtener otro objeto, en otra posicin, entonces lo giramos con la tecla D.

16. Giramos la mueca con las teclas SHIFT + V, hasta la siguiente posicin y presionamos ENTER.

17. Bajamos el brazo con la tecla E, hasta la posicin indicada:

18. Cerramos la pinza con la tecla M, de manera que obtenemos el objeto nmero 2 en la posicin indicada.

19. Con la tecla Q, levantamos el brazo hasta la posicin indicada y damos ENTER.

20. Con la tecla S, giramos el brazo hasta la siguiente posicin y damos ENTER.

21. Giramos la mueca para ubicar correctamente el objeto con las teclas SHIFT + V, hasta la posicin y damos ENTER.

22. Bajamos el brazo con la tecla E, hasta la posicin y presionamos ENTER.

23. Abrimos la pinza con la tecla N, hasta el lmite, luego damos ENTER.

24. Levantamos el brazo con la tecla Q, hasta la posicin y damos ENTER.

25. Con la tecla A, regresamos a la posicin HOME, como se muestra a continuacin:

26. Finalmente damos ENTER, presionamos F3, escribimos el nombre del archivo, en este caso ser: PRIMEREJEMPLO.XYZ, y presionamos ENTER.

27. Para reproducir la simulacin elaborada presionamos F5.NOTA: Para abrir nuevamente el archivo realizado, damos doble clic en el cono Brazorobot, presionamos F2 y seleccionamos el archivo que guardamos como: SIMULACION BRAZO ROBOT.XYZ

SIMULADOR DIEZ CUBOSEste simulador permite al usuario manipular un brazo robtico, con movimientos bsicos en los ejes X, Y, Z, los ngulos de cabeceo, ngulos de balanceo y el accionamiento de la mano.La operacin principal que posee este simulador es manipular los 10 cubos que se encuentran al lado izquierdo y derecho del brazo robtico.

Ilustracin 1 Simulador Brazo RobotMovimientoPara realizar los movimientos del brazo robtico debemos tener en cuenta la direccin de los ejes coordenados la cual se representa en la Ilustracin 2.

Ilustracin 2 Ejes coordenados

Para realizar el desplazamiento entre los ejes se tienes las siguientes teclas de direccin: A y D Mueve el terminal sobre el Eje X. W y S Mueve el terminal sobre el Eje Y. Q y E Mueve el terminal sobre el Eje Z. Z y XAngulo Cabeceo. C y V Angulo Balanceo. N y M Abre/Cierra la Mano.Adems para tener una mejor visualizacin de los desplazamientos que realiza el robot podemos mover el Escenario con las siguientes teclas: J y LMueve el Escenario sobre el Eje X. I y KMueve el Escenario sobre el Eje Y. U y O Aleja/Acerca el Escenario.Para tener una mejor Precisin de movimiento pulsamos la tecla Shift + las teclas de direccin (AD,WS,QE,ZX,CV,NM)

Elaboracin de un nuevo Registr o abrir uno ya existente

Para la elaboracin de un Nuevo registro iniciaremos con una breve explicacin de las teclas de ayuda que tenemos a nuestra disposicin en este simulador como son: F1Quitar/Poner la Ayuda (despliega el registro de movimientos). F2Cargar Registros de Posiciones. F3 Salvar Registro de Posiciones. F4Crear nuevo Registro de Posiciones. F5Ejecutar desde el Comienzo. F6Ejecutar desde posicin actual. F7 Restaurar valores de Escenario. F8Activar/Desactivar alineamiento Balanceo.Para tener una mayor facilidad de comprensin del siguiente manual vamos a crear un nueva operacin que va a ser bsica pero nos indicara de mejor forma como se realiza la manipulacin del brazo robtico y los diez cubos.

Ejemplo Bsico del Simulador Robtico

Para este ejemplo nos plantearemos las siguientes actividades las cuales sern:1. Crear un nuevo Registro.2. Coger con la mano robtica solo los cubos impares de la Izquierda y solo los cubos pares de la derecha.3. Colocar los cubos impares en forma diagonal con la cara de color rojo apuntando hacia al frente del brazo robtico.4. Colocar los cubos pares en forma longitudinal paralelo al eje Y con uno de sus lados de color verde apuntando hacia al frente del brazo robtico.Creacin de un Nuevo RegistroPara la creacin de un nuevo registro empezamos colocando a nuestro brazo robtico en una posicin cmoda para nosotros yo lo colocare como se indica en la Ilustracin 3, esto nos ser de ayuda debido a que esta posicin va a ser nuestro HOME o punto de partida.Punto de referencia

Ilustracin 3 Posicin de Partida del Brazo RobticoA continuacin damos Enter para que nuestra posicin actual del robot quede grabado en un registro, como se puede apreciar en la Ilustracin 3 las letras de color verde nos indica la coordenadas de la mano del robot en el espacio, y para este ejemplo podemos observar que el punto de referencia o TCP est en las Coordenadas 115 en X, -210 en Y, 240 en Z, ngulo de Cabeceo de -90 y 0 de Pnz que significa abertura de la mano.

Ilustracin 4 Nombre de RegistroPulsamos la tecla F4 para iniciar el nuevo registro, y nos aparecer una ventana en donde nos dir Escribe un nombre, o bien deja el nombre en blanco y elige con las fechas, bien nosotros escribiremos un nuevo nombre en este caso le pondremos Ejemplo debido a que vamos a crear un nuevo registro, en el caso de modificar uno ya existente lo buscaremos con las flechas pero eso no lo haremos en este momento.

A continuacin daremos Enter y esta creado el registro llamado Ejemplo.XYZ.

Nuevo Registro

Ilustracin 5 Creacin de RegistroYa creado nuestro registro iniciaremos con las operaciones necesarias para comenzar a posicionar nuestro cubos.Para la primera actividad nos dice coger solo los cubos impares del lado izquierdo, que nos quiere decir con esto, bueno en primer lugar cada cubo tiene ya impuesta su numeracin como se indica en la Ilustracin 5 tenemos la numeracin de cada cubo.123454678910

Ilustracin 6 Numeracin de CubosPor lo tanto debemos solo coger los cubos 1, 3, 5 para este haremos los siguientes pasos: Pulsamos la tecla 1 con lo cual el robot automticamente coger el cubo 1.

Ilustracin 7 Manipulacin del Cubo Damos Enter para agregar al registro el movimiento. Con las teclas de direccin de movimiento (AD,WS,QE,ZX,CV,NM) y pulsado la tecla Shift moveremos con mayor precisin el TCP del robot a la posicin deseada. Colocamos en la posicin y damos Enter para agregar la posicin al registro. Para rotar el cubo y colocar una de las caras rojas apuntando al frente usamos las teclas C y V. Una vez posicionado el cubo en su lugar pulsamos nuevamente la tecla 1 para soltar el cubo. Pulsamos F3 para Guardar las posiciones realizadas y damos en aceptar Para verificar la operacin pulsamos F5 e iniciar la simulacin de los movimientos realizados anteriormente.

Registro de la posicin

Ilustracin 8 Primera operacin de posicin

A continuacin realizamos el mismo procedimiento para los otros dos cubos tomando en cuenta que para coger el cubo 3 pulsare la tecla 3 y lo mismo con el cubo 5, y al final tendremos como se indica en la Ilustracin 9.

Ilustracin 9 Primera Actividad Cubos impares

Ahora realizaremos el mismo procedimiento con los cubos de la derecha siguiendo los mismos pasos de la primera actividad.

Ilustracin 10 Segunda Actividad Cubos paresComo se observa en la Ilustracin 10 tenemos la segunda actividad realizada, recordar que para realizar el desplazamiento de TCP del robot se tiene dos maneras, la primera es ir registrando cada una de las posiciones en los ejes X,Y,Z o la segunda manera es solo registrar la posicin inicial y la posicin final, lo que generara una nueva forma de trayectoria la cual ser automtica para el robot. En el caso de recordar las teclas de movimiento podemos acceder a la Ayuda que nos brinda el simulador solo pulsando la tecla F1 y se saldr como se indica en la Ilustracin 11.

Ilustracin 11 Opciones de Ayuda

TUTORIAL ROKISIM1. Abrir el software Rokisim dando doble clic en el cono de acceso.

Ilustracin 12. Paso 12. Una vez abierto Rokisim, vamos a establecer el idioma con el que ms nos acomodemos, dando clic en de la barra de herramientas.

Ilustracin 13. Paso 23. En las opciones de lenguaje escogemos el deseado, en este caso

Ilustracin 14. Paso 34. Ahora para empezar, en la opcin , nos dirigimos a

Ilustracin 15. Paso 45. Seleccionaremos un robot de las opciones mostradas, en este caso el siguiente robot:

Ilustracin 16. Paso 5

Luego daremos clic en el botn .6. Una vez seleccionado el robot nuevamente nos dirigimos a la barra de herramientas, la opcin y seleccionamos la opcin .

Ilustracin 17. Paso 67. Ahora se seleccionar la herramienta para el robot, en este caso la herramienta mostrada y luego daremos clic en el botn aceptar.

Ilustracin 18. Paso 7El resultado en la pantalla ser el siguiente:

Ilustracin 19. Paso 78. La primera informacin que se muestra en la parte derecha llamada Referencias, nos indica la ubicacin de la base del robot y del TCP, como se muestra en la siguiente imagen:

Ilustracin 20. Paso 89. La segunda informacin que se muestra se llama Mostrar referencias, la cual permite al usuario elegir que referencia prefiere que se muestre en el robot para poder guiarse de mejor manera, en este caso se elegir la opcin

Ilustracin 21. Paso 9Ntese que en el robot aparecern 3 ejes de coordenadas con origen en el TCP:

Ilustracin 22. Paso 910. Ahora se conocer para que sirven las opciones de la seccin Movimiento angular

Ilustracin 23. Paso 10Primero vamos a desplazar la barra del valor 1 hasta obtener un valor de 20 grados, o a su vez escribimos directamente en la casilla el valor de 20 grados:


Y el resultado en el robot ser el siguiente:

Ilustracin 25. Paso 10Ya que 1 es el primer grado de libertad del robot, en este caso el movimiento angular del hombro del robot.11. Realizar los siguientes cambios en el robot para los grados de libertad restantes:

Ilustracin 26. Paso 11Como se puede apreciar cada valor domina el movimiento angular del codo, mueca, etc. De tal manera que el resultado es el siguiente:


12. Ahora se apreciar el ltimo conjunto de opciones llamadas Movimiento cartesiano

Ilustracin 28. Paso 12En donde tenemos un botn tipo joystick, para mostrar el funcionamiento se elegir la opcin predeterminada , de la lista de opciones y porque tenemos como referencia de pasos anteriores exactamente la misma opcin.13. Se seleccionar la opcin movimiento de translacin en X de la matriz correspondiente:

Ilustracin 29. Paso 1314. Cambiaremos la orientacin del joystick hasta el siguiente punto:

Ilustracin 30. Paso 14De manera que el resultado en el robot ser el siguiente:

Ilustracin 31. Paso 14Como se puede apreciar el Color Rojo representa al eje X, el verde al eje Y, y al final el azul al eje Z, de manera que lo que hicimos en el paso anterior fue un movimiento contnuo en el eje X (rojo).Ntese que se puede utilizar el joystick para hacer rotaciones y translaciones en los ejes de la referencia que nosotros deseamos.APLICACIN PRCTICA: Atornilladora

Se realizar el proceso de un sistema de atornilladora automtica donde el brazo toma el tornillo de una estacin A en la herramienta mediante atraccin magntica, y luego atornilla una placa en la estacin B y de esta manera un repetitivo nmero de veces.1. Se definir como HOME, la siguiente posicin:

Ilustracin 32. Paso 1 aplicacin.

Ilustracin 33. Paso 1 aplicacin.2. El segundo grado de libertad se modificar de la siguiente manera:


Ilustracin 35. Paso 2 aplicacin.3. El tercer grado de libertad se modificar de la siguiente manera:


Ilustracin 37. Paso 3 aplicacin.4. El quinto grado de libertad 5 se modificar de manera que el brazo tome por magnetismo de la herramienta al tornillo ubicado en la estacin A


Ilustracin 39. Paso 4 aplicacin.5. El robot se elevar un poco para levantar el objeto obtenido hasta la siguiente posicin:


Ilustracin 41. Paso 5 aplicacin.6. El siguiente paso es llevar el tornillo a la estacin B, para ello modificamos el desplazamiento 1:


Ilustracin 43. Paso 6 aplicacin.7. Hacemos que el brazo descienda hasta la posicin siguiente:


Ilustracin 45. Paso 7 aplicacin.8. Una vez posicionado se procede a atornillar, para ello variaremos el movimiento de 6 desde 350 grados hasta -350 grados.



9. Una vez atornillada la placa se retirar el brazo, elevndolo hasta la siguiente posicin:


Ilustracin 49. Paso 9 aplicacin.10. Ahora el robot regresar a la posicin home:


Ilustracin 51. Paso 10 aplicacin.11. El robot repetir una y otra vez los pasos anteriores dependiendo de la solicitacin.

Tutorial sobre el software RoboAnalyzer.RoboAnalyzer es un software basado en el modelo 3D que se puede utilizar para ensear y aprender los conceptos de robtica. Es un producto evolutivo desarrollado en el Laboratorio de Mecatrnica, Departamento de Ingeniera Mecnica de IIT Delhi, Nueva Delhi, India, bajo la direccin del Prof. SK Saha.RoboAnalyzer se desarrolla utilizando Visual C # y OpenGL y se puede ejecutar en la actualidad slo en el sistema operativo de Microsoft Windows. ( IIT Delhi, 2015).Inicio del funcionamiento.

Una vez descargado el software de la pgina www.roboanalyzer.com se descomprime el archivo de Zip y damos clic en el icono del programa.Una vez que se bar el programa tendremos la siguiente pantalla donde podemos observar las siguientes opciones:1.- Seleccin del tipo de robot y seleccin de los parmetros DH (Denavit Hartenberg).2.-Visulizacion de los parmetros DH.3.-Buscador del modelo 3D.4.- Visualizacin del modelo 3D encontramos la opcin de visualizacin en diferentes vistas y la vista isomtrica del robot.

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Figura 1 Ventana Principal.

Cuando seleccionamos la opcion graph se muestra la siguiente ventana donde podemos en contrar las siguientes caracteristicas:5.-Abol de la opcion de graph.6.-Ventana del trazo de los graficos.

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Figura 2 Ventana del men Graph.Ejercicio: Vamos a realizar el estudio de movimiento de un robot cartesiano (3P), se va hallar la matriz de transformacin de movimiento en relacin al punto inicial, vamos a determinar las grficas de posicin velocidad, aceleracin, torque de cada eslabn del robot.1.- Seleccionamos el tipo de robot y grados de libertad.-En grados de libertad escogemos 3.-En tipo de Movimiento escogemos 3P (los tres eslabones se mueven de manera lineal).-Damos clic en Ok

Figura 3 Configuracin del tipo de robot.

Una vez realizado los pasos anteriormente mencionados obtendremos el siguiente esquema que nos muestra el robot en su posicion inicial :

Figura 4 Posicin inicial del robot.

2.-Seleccionamos la posicin final al cual queremos que nuestro robot se mueva de acuerdo a la siguiente tabla.

Tabla 1 Valores finales

3.-Simulacion.Para empezar la simulacin damos clic en el botn que se encuentra en la parte del buscador del modelo 3D y seleccionamos una duracin de 2 segundos con un numero de pasos de 100 como se muestra en la tabla2.Tabla 2 Parmetros para simulacin

4.- Posicin final Una vez realizado la configuracin damos clic en el botn para que se inicie la simulacin y obtendremos la posicin final del robot como se muestra en la siguiente figura:

Figura 5 Posicin final del robot.Como se puede observar el programa nos muestra con la lnea de color negro la trayectoria en que se desplaz el robot desde el punto inicial.5.-Determinamos las matrices de transformacin de movimiento.- Nos situamos con el cursor en la zona de visualizacin de parmetros DH- Damos clic en la pestaa y nos muestra una matriz vaca.- El software nos permite escoger el eslabn y que matriz de transformacin de movimiento queremos si al punto previo o en relacin al punto inicial en nuestro caso vamos a seleccionar al punto inicial.- damos clic en la opcin para que nos muestre los valores.

Resultados.Eslabon 1Tabla 3 resultados eslabn 1

Eslabon 2Tabla 4 resultados eslabn 2

Eslabon 3Tabla 5 resultados eslabn 3

6.- Determinacin de las grficas tanto de posicin, velocidad, aceleracin, torque/fuerza-Debemos tener en cuenta que se pueden dar valores de gravedad masa, dimensiones del eslabn, centros de gravedad e inercias estas configuraciones estn en la zona de visualizacin de parmetros DH. Tabla 6 Asignacin de parmetros fsicos

Para el ejercicio no modificaremos nada y simplemente mantendremos los valores de defecto del software.-Damos clic en los siguientes botones, Para que se realice las simulaciones para obtener las grficas.

- Seleccionamos la pestaa y seleccionamos que eslabn o junta queremos, luego el tipo de grafico En este caso el valor de la velocidad de todos los eslabones en el transcurso de la simulacin.

Figura 6 Grficos de las velocidades de las articulaciones

Figura 7 Grficos de la aceleracin de las articulaciones.

Figura 8 Graficas de los eslabones en el eje z

7.- Guardar Para guardar el proyecto seleccionamos file save o presionamos ctrl + s.

8.- Ayuda Para ms informacin tenemos el botn de help el cual nos enva al manual de usuario o nos informa acerca de los creadores y nos referencia a su pgina web.

ReferenciasIIT Delhi. (24 de Junio de 2015). 3D Model Based Robotics Learning Software. Obtenido de http://www.roboanalyzer.com/

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