Esta segunda sección la centraremos en la creación y la puesta en marcha de programas para el robot UR3e, enlazando con el bloque temático anterior. Emplearemos directamente la Teach Pendant (tablet) del UR3e, utilizando una memoria USB para poder cargar los programas en el controlador del robot.

Empleo de archivos ".urp" ya generados previamente

Podemos seguir estos pasos para diseñar y ejecutar nuestros programas:

1. Crear nuestro fichero ".urp", a partir de un programa desarrollado en RoboDK. Inicialmente, podemos emplear este archivo ".urp" de ejemplo: (link) programa coger dejar.

2. Añadir el archivo ".urp" a una memoria USB y conectarla al Teach Pendant de Universal Robots.

3. A través del menú de Teach Pendant, acceder a la carpeta de la memoria USB y seleccionar el programa ".urp" que deseamos cargar.

4. Lanzar el programa seleccionado y observar el funcionamiento físico en el robot UR3e.

Enlace a documentación de ayuda: (link) Ejecutar un programa en el controlador UR.

En esta ruta tenemos otro programa ".urp" de ejemplo para ejecutarlo en el robot: (link) Movimientos básicos con UR3e.

Creación de archivos ".urp" desde un programa de RoboDK

Una vez que hemos programado en el entorno gráfico de RoboDK una secuencia de movimientos para el robot UR3e, podemos generar el programa del robot (formatos ".script" y ".urp") según la información recogida en:  (link) generación de ficheros ".script" y ".urp" desde RoboDK.

Si no tienes un programa desarrollado en RoboDK, podemos usar este fichero ".rdk" de ejemplo: (link) primer_ejemplo_rdk. 

• Enlace para descargar el modelo gráfico del robot UR3e: (link) modelo gráfico robot UR3e.

Nota 1: Es posible que los archivos ".script" y ".urp" generados se guarden en la ruta: "... /Documentos/RoboDK/Programs/".

Nota 2: Durante la generación del fichero ".urp" es importante emplear la utilidad "Generar programa como...", con la finalidad de exportar correctamente la configuración de nuestros sistemas de coordenadas.

Es interesante visualizar este vídeo sobre la generación de programas para el controlador del robot: (link) Tutorial Export Simulations. Son importantes los pasos que se indican desde el minuto 3:38 en adelante.

Resultado final de este bloque: saber generar un fichero ".urp" desde un programa de RoboDK y transferirlo al controlador del robot UR3e vía USB.

En este bloque nos adentraremos en la programación Python del robot UR3e. En primer lugar, trabajaremos con la filosofía offline de programación; en la cual no es necesario efectuar una conexión TCP/IP con el robot físico. Desarrollaremos nuestros scripts de Python y probaremos su funcionamiento en RoboDK. También podemos transferir nuestros programas al controlador del robot UR3e a través del puerto USB para poder testear el movimiento físico del brazo robótico.

Descarga e instalación del entorno de desarrollo VS Code (Visual Studio Code)

Para la implementación de código fuente emplearemos el entorno de desarrollo Visual Studio Code, disponible para su descarga a través del siguiente enlace: (link) página web oficial para la descarga de VS Code.

También puedes utilizar otros editores de código Python diferentes si lo prefieres, por ejemplo:  (link) Spyder, (link) Pycharm, etc.

Creación de un entorno virtual en Python (opcional)

Al ejecutar los scripts de Python que programemos, vamos a necesitar tener instalada la librería robodk. También podemos instalar cualquier otra dependencia que necesites para desarrollar tu software. Para ello, podemos crear un entorno virtual de Python siguiendo estos sencillos pasos:

1. Mediante el explorador de archivos (de Windows), accedemos a la carpeta en la que quieres desarrollar tu fichero ".py" durante la práctica.

2. Hacemos clic derecho en la carpeta y seleccionamos la opción "Abrir en Terminal".

3. Dentro de la Terminal, ejecutamos secuencialmente los siguientes comandos:

• Creación del entorno virtual de Python:   python -m venv .venv

• Activación del entorno virtual:                     .venv\Scripts\activate.bat

• Instalación de la librería robodk:              pip install robodk

Introducción a la programación Python con RoboDK y VS Code

En este sitio web tenemos información genérica muy interesante sobre la programación offline de robots: (link) ayuda general sobre la programación offline en RoboDK mediante lenguaje Python. Nos puede ser útil revisar el siguiente código de ejemplo:

# Dibuja un hexágono alrededor del objetivo 1

from robolink import *    # RoboDK API

from robodk import *      # Herramientas matemáticas para robots

# Inicie la API de RoboDK:

RDK = Robolink()

# Recuperar el robot

robot = RDK.Item('', ITEM_TYPE_ROBOT)

# Obtener la referencia de destino:

target = RDK.Item('Target 1')

target_pose = target.Pose()

xyz_ref = target_pose.Pos()

# Mueve el robot hacia el objetivo de referencia:

robot.MoveJ(target)

# Dibuja un hexágono alrededor del objetivo de referencia:

for i in range(7):

    ang = i*2*pi/6 # Ángulo = 0,60,120,...,360

    R = 200        # Radio

    # Calcula la nueva posición:

    x = xyz_ref[0] + R*cos(ang) # nueva coordenada X

    y = xyz_ref[1] + R*sin(ang) # nueva coordenada Y

    z = xyz_ref[2]              # nueva coordenada Z

    target_pose.setPos([x,y,z])

    # Desplázate al nuevo objetivo:

    robot.MoveL(target_pose)

# Activar una llamada de programa al final del movimiento

robot.RunInstruction('Program_Done')

# Vuelve al objetivo de referencia:

robot.MoveL(target)

Si inicialmente te resulta complicado implementar "desde cero" un script en Python o te han quedado dudas con el programa anterior, puedes descargar este primer ejemplo mediante el siguiente enlace y tomarlo como referencia para ir modificando su código fuente: (link) descarga de plantilla para la programación offline del robot UR3e en Python.

Pequeños retos propuestos

Problema 1.- Dibujando señales senoidales

Vamos a programar en Python el robot UR3e para que su efector final (último eslabón del brazo robótico) describa una trayectoria sinusoidal. Si inicialmente te resulta complicado diseñar el algoritmo, podemos ayudarnos del siguiente pseudocódigo:

(1) Realizar conexión con RoboDK.

(2) Obtener la posición inicial del TCP.

(3) Definir el marco de referencia y la herramienta actual.

(4) Establecer parámetros de movimiento (fundamentalmente, la velocidad lineal en [mm/s]).

(5) Definir parámetros de la onda senoidal: amplitud [mm], longitud de onda [mm], número de ondas a dibujar y puntos que conforman la trayectoria de cada onda.

(6) Generar todos los puntos de la trayectoria senoidal (puedes usar el método linspace de numpy, np.linspace). --> x_total

(7) Obtener los puntos imagen de la función senoidal mediante la instrucción: 

y_seno = amplitud * np.sin((2 * np.pi / longitud_onda) * x_total)   # Implementación de una onda senoidal

(8) Mover el robot al inicio de la onda. Puedes usar este fragmento de código:

primer_punto = pose_inicial * transl(x_total[0], y_seno[0], 0)

robot.MoveJ(primer_punto)

(9) Dibujar la senoide punto a punto:

for i in range(len(x_total)):

punto_actual = pose_inicial * transl(x_total[i], y_seno[i], 0)

robot.MoveL(punto_actual)

(10) El robot vuelve a la pose inicial:

robot.MoveJ(pose_inicial)

Problema 2.- Introduciendo cambios de velocidad en el movimiento

Partiendo del código desarrollado en el Problema 1, vamos a añadir las instrucciones necesarias para que la velocidad del robot se incremente a lo largo de cada punto de la trayectoria senoidal; de tal forma que:

v_k = alpha * v_(k-1)

Si, por ejemplo, alpha es igual a 1.2, significa que la velocidad del robot en el punto k-ésimo de la trayectoria será un 20 % superior a la velocidad desarrollada en el punto anterior (elemento k-1 del conjunto de datos x_total).

Pista de ayuda.- Recuerda que podemos establecer la velocidad del robot mediante la siguiente instrucción: robot.setSpeed(velocidad_mm_s).

Notas importantes sobre la conexión TCP/IP con el robot UR3e

Una vez que hemos desarrollado nuestro algoritmo en código Python, arrastraremos el script a la estación de RoboDK y nos conectaremos al robot UR3e de forma online. Para ello, hacemos click derecho en el modelo gráfico del robot UR3e y pulsamos sobre la opción "Conectar a robot...". En la ventana emergente, veremos un cuadro de diálogo para escribir la dirección IP del robot. Habitualmente, dicha dirección IP será de la forma "156.35.152.XXXX". Finalmente, hacemos click en la opción "Conectar" para establecer la conexión entre el robot y nuestro ordenador.

En este enlace tenemos información gráfica sobre la conexión TCP/IP con el robot de Universal Robots a través de RoboDK: (link) conectando nuestro PC al robot UR3e vía RoboDK.

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Resultados finales de este bloque: 

(1) Haber aprendido a desarrollar scripts de Python que comanden movimientos hacia el robot UR3e, el cual tenemos simulado en RoboDK.

(2) Saber conectar RoboDK, instalado en nuestro ordenador, con el controlador del robot UR3e (vía TCP/IP).