Diseño, simulación y programación de células robóticas mediante herramientas software de alto nivel

Abstract

[ES] En las últimas décadas el avance de la ciencia y la tecnología está permitiendo el desarrollo de procedimientos y métodos más eficientes para realizar tareas de todo tipo. A nivel industrial, la robótica y la automatización sería un ejemplo paradigmático puesto que permite una reducción de costes de producción, un aumento de la productividad y una reducción de riesgos para los operarios. Además, la flexibilidad de los robots permite que su instalación sea rentable no solo para la fabricación de un gran número de productos idénticos, sino también para series cortas de productos.

La presente propuesta de Trabajo Fin de Máster aborda el diseño, la simulación y la programación de células automatizadas basadas en robots mediante herramientas software de alto nivel. En concreto se propone utilizar el PC Software Development Kit (PC SDK), que es una herramienta software de ABB de alto nivel que permite el desarrollo de interfaces de operador para las unidades de control de los robots ABB. Gracias a esta herramienta se puede acceder en tiempo real a las señales o variables, estructuras de datos, etc. del controlador del robot, por lo que se pueden desarrollar aplicaciones robóticas complejas que permitan integrar las comunicaciones entre robots, lectura de sensores exteroceptivos, incorporación de autómatas programables, etc.

De esta forma, en el presente TFM se va a abordar el diseño, la simulación y la programación de una célula robótica de mecanizado que estará compuesta por 2 robots (un robot industrial IRB140 y un robot colaborativo UR3), una cinta transportadora, y diferentes sensores, como un sensor de fuerza, cámaras de visión artificial, sensores de posición de la cinta etc. La célula constará además de un control de calidad de las piezas fabricadas, de forma que la aplicación proporcione información en forma gráfica del estado de la eficiencia de la célula robótica en función de los valores de disponibilidad, rendimiento, número de piezas correctas, etc.

En el TFM se diseñará y se programará una célula virtual, simulándose con el software de ABB RobotStudio. Una vez validada, se procederá a la implementación en la célula robótica existente en el Laboratorio de Robótica del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática. Dicha célula consta de un robot industrial IRB140, dos robots colaborativos UR3, una cinta transportadora, una mesa circular, sistemas de visión artificial y sensores de fuerza.

[EN] In recent decades, the advancement of science and technology is allowing the development of more efficient procedures and methods to perform tasks of all kinds. At an industrial level, robotics and automation would be a paradigmatic example since it allows a reduction in production costs, an increase in productivity and a reduction of risks for operators. In addition, the flexibility of the robots allows their installation to be profitable not only for the manufacture of a large number of identical products, but also for short series of products. This Master's Final Project proposal addresses the design, simulation and programming of automated cells based on robots using high-level software tools. In particular, it is proposed to use the PC Software Development Kit (PC SDK), which is a highlevel ABB software tool that enables the development of operator interfaces for ABB robot control units. Thanks to this tool, signals or variables, data structures, etc of the robot controller can be accessed in real time, so complex robotic applications can be developed that allow integrating communications between robots, reading exteroceptive sensors, incorporation of programmable robots, etc. In this way, this TFM will address the design, simulation and programming of a robotic machining cell that will be composed of 3 robots (ABB IRB 120, ABB IRB 140 y ABB IRB 1600), two conveyor belt, and different sensors, such as a force sensor, machine vision cameras, belt position sensors etc. The cell will also consist of a quality control of the manufactured parts, so that the application provides information in graphic form of the state of the robotic cell's efficiency based on the availability values, performance, number of correct parts, etc. In the TFM a virtual cell will be designed and programmed, simulating with ABB RobotStudio software. Once validated, it will proceed to the implementation in the existing robotic cell in the Robotics Laboratory of the Department of Systems Engineering and Automation. This cell consists of an IRB140 industrial robot, one UR3 collaborative robot, a conveyor belt, a circular table, artificial vision systems and force sensors.