Robot Controlado con Mando de Consola Wii en Tiempo Real

Robot Controlado con Mando de Consola Wii en Tiempo Real

Robot Controlado con Mando de Consola Wii en Tiempo Real
"Las claves del éxito del proyecto se encuentran en
la gran precisión y flexibilidad de movimientos
aportada por el robot, que con su modo en tiempo
real permitió los movimientos controlados por el
mando a distancia inalámbrico. Todo ello controlado
con un sistema determinístico en tiempo real que el
CompactRIO de National Instruments nos ofrece."
- Javier Gómez, EIIT, S.A.
El Reto:
Desarrollar una maqueta de demostración de las capacidades de ingeniería del grupo de empresas EIIT/3T en el ámbito de robótica y control para
presentarla en las jornadas técnicas Foro Tecnológico sobre Diseño Gráfico de Sistemas 2011 en Barcelona y Bilbao.
Lea el Caso
de Estudio
Completo
La Solución:
Gracias a la colaboración de Mitsubishi Automation España y su disponibilidad para prestarnos un pequeño robot de 6 ejes, decidimos pensar en
una maqueta en la que pudiéramos mostrar a los usuarios una nueva vertiente del control de robots, en la que no sólo vieran la maqueta en
funcionamiento sino que pudieran ser partícipes de ella.
Autor(es):
Javier Gómez - EIIT, S.A.
Ángel Olivares - EIIT, S.A.
Vea el video de demostración en NIDays 2011 en Barcelona y Bilbao.
Introducción:
La inmensa mayoría de aplicaciones robóticas en la industria consiste en llevar a los robots a posiciones pre-programadas en las que éstos realizan
operaciones diversas, como pueden ser la manipulación de piezas para montajes automáticos, inspecciones con visión artificial, soldadura de piezas, etc.
En todas ellas el denominador común son las posiciones de movimientos y paradas programadas previamente en el controlador del robot. Pese a que
esta práctica resulta útil y, en la inmensa mayoría de los casos, mejora la calidad de los procesos manuales, imposibilita la flexibilidad total que ofrece el
control en tiempo real que en esta demo presentamos. Por ejemplo, en procesos de montaje automático, el robot o manipulador eléctrico y/o neumático
recoge siempre las piezas en una posición determinada, que puede ser, por ejemplo, a la salida de un vibrador de piezas. Esto implica una mecanización
bastante a medida para cada tipo de piezas a montar para que la posición de agarre sea siempre la misma. Nuestra propuesta es integrar soluciones de
ingeniería en proyectos de robótica en los que podamos dotar de inteligencia al robot para hacer la automatización más flexible y rentable para el cliente.
Para esta demo, se nos ocurrió controlar el robot con el mando de una consola Wii, para que en tiempo real se moviera hacia donde el usuario le
indicaba. Para que la cosa no quedara en un mero movimiento, decidimos preparar una zona dentro de la maqueta de recogida de materiales, en este
caso unas memorias USB. El usuario debe conseguir llevar la mano del robot, sobre la que hay montada una ventosa, en la vertical de una de las
memorias USB, y pulsar el botón de succión para agarrar la pieza. A continuación, mover nuevamente el robot para llevarlo a un agujero que hay en la
máquina y que, tras desactivar la succión, hace que el USB salga hacia el exterior de la máquina mediante una rampa. En modo automático, la cámara
situada en lo alto de la máquina captura una imagen de la zona donde se encuentran los USB, le envía la posición donde tiene que llevar al robot a
cogerla y la deja en el agujero de salida. Obviamente, el tiempo en este segundo caso es muchísimo más corto que cuando se controla por el operario.
Implementación:
Para arrancar este proyecto, definimos en base a las cotas y zona de movimientos del robot, una plataforma mecánica donde montarlo, para que pueda
alcanzar grandes aceleraciones sin mover la misma. En la parte inferior integramos el controlador del robot, así como la plataforma CompactRIO
encargada de enviar las señales de control. En paralelo definimos la estructura HW y SW a implementar. Los datos enviados vía Bluetooth que genera el
mando de la Wii son traspasados al CompactRIO para su procesamiento en éste último, con una pequeña tarjeta electrónica que incorpora un ARM y
que programamos en C++. Esta tarjeta hace de pasarela entre el mando a distancia y el CompactRIO, es decir, los datos recibidos por el mando son
enviados a uno de los dos puertos ethernet del CompactRIO. Mediante una aplicación desarrollada en LabVIEW RT es el CompactRIO el encargado de
enviar por el segundo de sus puertos ethernet cada una de las nuevas coordenadas al controlador del robot en tiempo real.
Para conseguir este efecto inmediato entre los movimientos del mando y la respuesta del robot, es necesario configurar este último en modo de trabajo
en tiempo real. Esta acción requiere que todas las coordenadas sean enviadas al robot cada 7’1ms de reloj. Es por ello imprescindible el uso de una
plataforma de control como CompactRIO en la que se ejecuta un sistema operativo en tiempo real y que nos puede asegurar esta temporización tan
precisa.
Con esta parte de la demo, conseguimos llamar la atención del cliente al combinar diferentes tecnologías: comunicaciones inalámbricas, robótica y
control en tiempo real. Sin embargo, queríamos también mostrar al público la potencia de la combinación visión más robótica por lo que montamos una
SmartCamera y desarrollamos una aplicación que tras capturar una imagen de la situación de las memorias USB, le pasa la coordenada al robot de
donde tiene que ir a posicionarse para podérsela llevar al agujero de salida de piezas, cuyas coordenadas son fijas y conocidas. Finalmente,
aprovechando la celebración del 25 aniversario de la empresa, decidimos colocar de forma aleatoria en la zona de visión una serie de piezas circulares
con nuestro logo que el robot va cogiendo y posicionando en la maqueta formando un número 25, de manera que abrimos al usuario la posibilidad de
ofrecerles sistemas de clasificación de piezas en tiempo real con robots.
Conclusión:
Las claves del éxito del proyecto se encuentran en la gran precisión y flexibilidad de movimientos aportada por el robot, que con su modo en tiempo real
permitió los movimientos controlados por el mando a distancia inalámbrico. Todo ello controlado con un sistema determinístico en tiempo real que el
CompactRIO de National Instruments nos ofrece.
Link al video de la aplicación: http://www.youtube.com/watch?v=J4CcHn97uKE (http://www.youtube.com/watch?v=J4CcHn97uKE)
Información del Autor:
Javier Gómez
EIIT, S.A.
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Legal
Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO
"COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM.
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