Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
Virtuelna laboratorija za robotiku
- uputstvo za korišćenje -
-1-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
Interakcija korisnika i simulatora virtuelnih robota vrši se kroz korisnički
interfejs podeljen u pet celina (panela):
1. Home – početni panel za izbor robota
2. Setup – panel za izbor laboratorijske vežbe odnosno parametara robota
3. Motors & Controllers – panel za podešavanje parametara simulacije
(parametara motora, reduktora i PID kontrolera)
4. Trajectory – panel za izbor referentne trajektorije
5. Execute – panel za izvršavanje simulacije i prikaz rezultata
U nastavnku će biti detaljnije objašnjen svaki od osnovnih pet panela.
Korišćenjem opcija koje se nude na ovim panelima korisniku se stavljaju na
raspolaganje sve mogućnosti koje nudi ovaj simulator virtuelne laboratorije za
robotiku. U okviru paketa se nalaze matematički modeli za pet različitih
karakterističnih konfiguracija robota koje se danas često sreću u robotizovanim
industrijskim postrojenjima. Za izabranog robota moguće je menjati pogone
izborom karakteristika motora i prenosnih elemenata, vršiti izbor zakona
upravljanja, menjati masu tereta sa kojom robot manevriše, zatim vršiti izbor
putanje kroz unutrašnje ili funkcionalne koordinate i profile kretanja između
pojedinih tačaka zadate trajektorije. Prikaz rezultata daje mogućnost
posmatranja ostvarenog u odnosu na referentno kretanje, vrednosti upravljačkih
veličina, struja motora i sl. Kao dodatna mogućnost prikaza rezultata ostvarenih
kroz simulaciju može se odabrati opcija za prikaz 3D animacije pokreta
izabranog robota u cilju približavanja realne situacije studentima.
-2-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
1. Home
Home panel se koristi za odabir robota koji će biti korišćen prilikom
simulacije. Moguće je napraviti izbor pet različitih konfiguracija robota:
-
Robot laktaste structure
Robot cilindrične structure
Robot KUKA R850 – konfiguracija SCARA
Robot KUKA R1000 – Titan
Robot Staubli RX270
Pored imena robota korisniku se prikazuju i slika i kratak opis robota sa
osnovnim napomenama. Izborom iz padajućeg menija menja se izbor robota.
Promena robota povlači učitavanje svih postojećih vežbi za izabranog robota.
-3-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
2. Setup
Setup meni ima ulogu u izboru odgovarajućih podešavanja za simulaciju.
Predviđeno je da za svaki robot postoji default podešavanje koje postavlja
uobičajene vrednosti parametara za izabranog robota. Pored default
podešavanja, korisnik može da odabere jedno od ostalih predefinisanih
podešavanja u skladu sa definisanim laboratorijskim vežbama. Kada je korisnik
odabrao jedno od podešavanja pritiskom na dugme Activate, podešavanje se
aktivira i u meniju Motors & Controllers biće unete predefinisane vrednosti iz
aktiviranog podešavanja.
-4-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
3. Motors & Controllers
Unutar Motors & Controllers menija podešavaju se parametri motora,
reduktora kao prenosnog elementa i PID kontrolera. U zavisnosti od
konfiguracije samog robota, broj polja za svaki od parametara će se povećati ili
smanjiti u skladu sa brojem zglobova robota. Ukoliko robot ima pet motora kao
na slici, biće prikazano pet polja za unos svakog od parametara. Za svaki od
parametara u uglastim zagradama data je jedinica u kojoj je vrednost parametra
izražena. Takodje, ukoliko se neka vrednost unosi sa faktorom (množiocem) u
zagradama je takođe naveden taj faktor. Ukoliko korisnik neki od parametara
unese pogrešno za povratak na staru vrednost može se koristiti dugme Undo.
Na formi postoje dva takva dugmeta, prvo Undo dugme se koristi za povratak
vrednosti parametara pogona, dok se drugo koristi za vraćanje vrednosti
kontrolera. Na početku rada, pre izmene nekog od parametara Undo dugmad su
onemogućena. Princip rada ovih dugmadi istovetan je npr. Undo dugmetu MS
Office programskom paketu.
-5-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
4. Trajectory
Trajectory panel ima ulogu u zadavanju tačaka trajektorije u odgovarajućim
jedinicama naznačenim u uglastim zagradama i vrste kretanja. U okviru ovog
panela omogućene su sledeće opcije:
– izbor vrsta koordinata (Coordinate type) – unutrašnje (Internal) ili
spoljašnje odnosno funkcionalne coordinate (Extrernal).
– izbor broja tačaka (Number of points) – gde je početni položaj označen
sivim poljima, a maksimalan broj tačaka koji se može zadati je pet.
-6-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
– vreme prelaska iz tačke u tačku (Time of transition) – vreme u
sekundama koje se zadaje za prelaz između dve uzastopne tačke u
trajektoriji robota.
– izbor vrste kretanja između dve tačke putanje – po trapeznom profile
brzine – Trapeze motion (gde se vreme ubrzanja/usporenja specificira
kroz Acceleration time [s]) ili kretanje od tačke do tačke – Point to point
motion. U ovom meniju daje se i mogućnost zanemarivanja pojedinih
efekata (efekata brzine i ubrzanja) pri računanju napona feedforward-a.
-7-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
5. Execute
Kada su uneti svi neophodni parametri simulacije koristi se Execute panel da
bi se izvršila simulacija. Pre pokretanja simulacije moguće je izmeniti još jedan
parametar koji utiče na simulaciju, a to je težina tereta sa kojom robot radi (load
weight). Težina je izražena kilogramima.
Kada su izvršena sva prethodna podešavanja, korisnik pritiskom na dugme
Simulate pokreće simulaciju. Ubrzo nakon pritiskanja dugmeta Simulate pali
se programski paket Matlab, koji će na osnovu unetih parametara preko
matematičkog modela uz korišćenje odgovarajućih funkcija matlabovog Robotic
toolbox-a proračunati ponašanje robota tokom. Nakon pritiskanja dugmeta
Simulate interakcija korisnika sa interfejsom nije potreba dok se ne završi
kompletan proračun i ugasi Matlab.
Kada je Matlab završio sa radom i svi izlazni parametri prikupljeni dugmad
View Diagram i View Simulation će biti omogućena. Dugme View Diagram
se koristi za prikaz diagrama neke od sledećih veličina:
- pozicije zglobova robota tj. unutrašnje koordinate – Position of joint
- brzine zglobova robota – Joints velocity
- ubrzanje zglobova robota – Acceleration of joint
- spoljašnje odnosno funkcionalne koordinate – External coordinates
-8-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
- naponi jednosmrnih motora u zglobovima robota – Motor voltages
- komponente upravljačkog napona (proporcionalno, integralno
diferencijalno dejstvo – PID voltages
- struje jednosmrnih motora u zglobovima robota – Motor currents
i
Sve što je potrebno da korisnik uradi je da iz padajuće liste odabere dijagram
koji želi da pregleda i zglob odnosno motor za koji želi da vidi dati dijagram.
Na sledećoj slici dat je primer iscrtanog dijagrama ostvarene i referentne
pozicije (i greške) jednog od zglobova robota.
-9-
Elektrotehnički fakultet u Beogradu, Odsek za signale i sisteme
ETF Robotics Group
Pritiskom na View Simulation dugme korisnik pokreće program Blender i
3D animaciju kretanja robota tokom simuliranog vremena sa unetim
parametrima. Nakon učitavanja, prikazanog na slici ispod, biće prikazan robot u
početnom položaju. Simulacija se pokreće pritiskom tastera P. Spisak ostalih
komandi prikazan je u dokumentu “Uputstvo za upravljanje animacijom”.
Izgled 3D animacije robota iz virtuelne laboratorije za robotiku:
- 10 -
Download

Virtuelna laboratorija za robotiku - ETF Robotics