Control de equipo de posicionado de piezas semiautomático en zona de trabajo de robot

Abstract

El proyecto que se ha desarrollado tiene como objetivo principal el diseño de un posicionador de piezas para situarlas en una zona de trabajo de un robot manipulador. La característica fundamental del posicionado de la pieza es la precisión con la que debe garantizarse las coordenadas X, Y, Z de la pieza respecto de un sistema de referencia propio del posicionador, que a su vez sea conocido respecto al sistema de referencia del robot. Este sistema se va a implementar en los equipos docentes de robótica del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla. Hasta ahora, las manipulaciones de piezas por parte del alumnado consistían una fase de posicionado manual, invadiendo la zona de trabajo del robot (con el peligro que esta acción puede suponer), seguido de la determinación del punto de cogida de la pieza operando con el robot manualmente con una consola o mediante el PC, una vez conocida la posición de cogida se pasaba a programar al robot con las operaciones y movimientos a realizar. En sucesivas depuraciones del programa, el alumno debía posicionar nuevamente la pieza, de forma manual en el mismo lugar, lo que obligaba a marcarlo en la mesa. Estas acciones suponían, además, un peligro añadido por la invasión del espacio de trabajo del robot. Con el sistema de posicionado semiautomático diseñado, se consigue que el alumno fije de antemano la posición de la pieza (coordenadas X e Y), y desde una zona segura, introduzca la pieza y genere la orden para que el posicionador lleve la misma a la zona de trabajo del robot, sin tener que acceder esta zona. Por tanto, se consiguen tres objetivos: 1. Se incrementa la seguridad para las personas en las prácticas con los robots. 2. Se agilizan las operaciones de posicionado. 3. Se mejora la precisión de posicionado y repetitividad en los experimentos. El posicionador está formado por una parte electromecánica que consistente en una cinta transportadora movida por un motor de corriente continua, que dispone en sus rodillos de un encoder incremental (eje Y de la pieza) y calibrador lineal (eje X de la pieza). Y una parte electrónica basada en un microcontrolador Arduino, que es el encargado de hacer fundamentalmente el interfaz hombre-máquina, así como la supervisión y control de todo el sistema. Cabe destacar el esfuerzo que se ha hecho para poder integrar este equipo con el controlador del robot (o con un PLC) a través de entradas/salidas digitales, lo que permitiría múltiples operaciones de control remoto desde estas plataformas. Se han desarrollado específicamente modos de trabajo Manual/Automático y Local/Remoto para dar una respuesta flexible a las necesidades que puedan surgir en el posicionado de piezas.

The project that has been developed has as main objective the design of a positioner of pieces to place them in a working area of a manipulator robot. The fundamental characteristic of the positioning of the piece is the precision with which the X, Y, Z coordinates of the piece must be guaranteed with respect to a reference system specific to the positioner, which in turn is known with respect to the reference system of the robot. This system will be implemented in the robotics teaching teams of the Systems and Automation Engineering Department of the School of Engineering of Seville. Up to now, the manipulations of pieces by the students consisted of a phase of manual positioning, invading the working area of the robot (with the danger that this action may involve), followed by the determination of the point of catching the piece operating with the robot manually with a console or through the PC, once the catch position was known, the robot was programmed with the operations and movements to be performed. In successive refinements of the program, the student had to position the piece again, manually in the same place, which forced him to mark it on the table. These actions also posed an added danger due to the invasion of the robot's workspace. With the semiautomatic positioning system designed, the student is fixed in advance the position of the piece (coordinates X and Y), and from a safe area, enter the piece and generate the order for the positioner to take it to the working area of the robot, without having to access this area. Therefore, three objectives are achieved: 1. Security is increased for people in robot practices. 2. Positioning operations are streamlined. 3. The precision of positioning and repetitiveness in the experiments is improved. The positioner is formed by an electromechanical part consisting of a conveyor belt driven by a DC motor, which has an incremental encoder (Y axis of the part) and linear calibrator (X axis of the part) on its rollers. And an electronic part based on an Arduino microcontroller, which is responsible for fundamentally human-machine interface, as well as the supervision and control of the entire system. It should be noted the effort that has been made to integrate this equipment with the robot controller (or with a PLC) through digital inputs / outputs, which would allow multiple remote control operations from these platforms. Work modes Manual / Automatic and Local / Remote have been specifically developed to give a flexible response to the needs that may arise in the positioning of parts.