Programski jezici i alati za programiranje industrijskih robota

Zašto svaki proizvođač ima svoj jezik

Programski jezici robota nisu nastali dogovorom nego usporedno, u poduzećima koja su svoja upravljačka računala razvijala samostalno i u razmaku od nekoliko godina. Svako je rješenje odgovaralo na iste zahtjeve: treba zadati gibanje, treba upravljati alatom, treba čekati signal i treba ponoviti niz koraka. Odgovori su bili slični, ali su nazivi naredbi i pravila zapisa ostali različiti, a s vremenom su se učvrstili jer je iza svakog jezika stajala velika količina već napisanih programa.

Pokušaji ujednačavanja postojali su i postoje. Posljedica je da se u pogonu s robotima triju proizvođača i dalje radi u trima okruženjima, ali da je prelazak s jednoga na drugi mnogo lakši nego što izgleda. Naredba koja u jednom jeziku glasi MoveL, u drugom LIN, u trećem L, a u četvrtom MOVL, u svima znači isto: idi pravocrtno do zadane točke.

Zato je pametno jezike učiti kao obitelj, a ne svaki iz početka. Najprije se usvoji građa programa i značenje parametara, a zatim se za pojedini sustav nauči rječnik. Upravo je to redoslijed kojim ide ova jedinica.

Jezici vodećih proizvođača

Šest jezika pokriva veliku većinu industrijskih robota koji se u Europi susreću u proizvodnji. Uz svaki ide i vlastito programsko okruženje na računalu, kojim se programi pišu, provjeravaju i prenose na upravljački sustav.

Popis nije potpun. Uz njega postoje jezici manjih proizvođača, jezici kolaborativnih robota u kojima se program slaže grafički iz blokova te sučelja kojima se robot vodi iz nadređenog programa. Ono što je zajedničko svima jest da se na kraju izvodi niz naredbi gibanja s parametrima brzine i točnosti dolaska.

Zajednička građa programa

Bez obzira na jezik, program ima četiri dijela. Deklaracije uvode podatke: točke, brojila, zastavice, alat i radni predmet. Glavni program određuje redoslijed i obično je kratak, jer samo poziva ono što se stvarno radi. Potprogrami sadrže pojedine radnje, svaku za sebe. Komentari objašnjavaju namjeru onome tko program čita poslije, a to je najčešće netko drugi.

Evo iste zamisli u jeziku RAPID. Uočite da su podaci na početku, da glavni program samo poziva potprograme i da je stvaran posao u potprogramu.

MODULE GlavniModul
    ! --- deklaracije podataka ---
    CONST robtarget pSigurna  := [[600,0,900],[0,0,1,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];
    CONST robtarget pUzimanje := [[750,-320,410],[0,0,1,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];
    VAR num  nBrojac  := 0;
    VAR bool bStegnuto := FALSE;

    ! --- glavni program ---
    PROC main()
        Pripremi;
        WHILE TRUE DO
            UzmiKomad;
            OdloziKomad;
            nBrojac := nBrojac + 1;
        ENDWHILE
    ENDPROC

    ! --- potprogram ---
    PROC UzmiKomad()
        MoveJ pSigurna, v1000, z50, tPrihvatnica;
        MoveL Offs(pUzimanje,0,0,100), v500, z20, tPrihvatnica;
        MoveL pUzimanje, v100, fine, tPrihvatnica;
        SetDO doStegni, 1;
        WaitDI diStegnuto, 1;
        MoveL Offs(pUzimanje,0,0,100), v250, z20, tPrihvatnica;
    ENDPROC
ENDMODULE

Isti postupak u jeziku KRL izgleda drukčije, a radi isto. Točke se u KUKA sustavu drže u zasebnoj datoteci podataka, pa se u programu pojavljuju samo njihova imena.

DEF uzmi_komad ( )
  DECL INT brojac
  DECL BOOL stegnuto

  brojac = 0
  stegnuto = FALSE

  PTP XP_sigurna  Vel=100 % PDAT1     ; brzi prilaz
  PTP XP_iznad    Vel=50 %  PDAT2
  LIN XP_uzimanje Vel=0.1 m/s CPDAT1  ; sporo prema obratku
  $OUT[12] = TRUE                     ; stegni prihvatnicu
  WAIT FOR $IN[5]                     ; potvrda stezanja
  WAIT SEC 0.3
  LIN XP_iznad    Vel=0.25 m/s CPDAT2
END

Tipovi podataka

Podaci u robotskom programu dijele se u nekoliko skupina. Najvažnija je razlika između položaja alata i zglobnog položaja. Položaj alata zapisuje se koordinatama x, y, z i orijentacijom, pa ga robot mora preračunati u kutove zglobova. Zglobni položaj izravno zadaje kut svake osi, pa je uvijek jednoznačan i uvijek dostižan.

Zapis položaja alata gotovo uvijek nosi i podatak o konfiguraciji, dakle o tome s kojom je kombinacijom položaja zglobova točka naučena. Bez tog podatka robot bi istu koordinatu mogao dosegnuti s laktom gore ili dolje, pa bi pri sljedećem prelasku napravio neočekivan zamah. U jeziku RAPID to je treći dio zapisa, u KRL-u se vodi kao status i turn.

Brojevni i logički podaci nose drugi dio posla: brojila komada, položaj u sloju palete, zastavice koje pamte je li prihvatnica stegnuta. Kod nekih sustava oni nemaju ime nego broj registra, pa je posebno važno voditi popis: registar 12 ne govori ništa, a komentar broj komada u redu govori sve.

Naredbe gibanja i njihovi parametri

Naredba gibanja u svim jezicima ima isti skup podataka: vrstu gibanja, odredišnu točku, brzinu, točnost dolaska i alat na koji se sve odnosi. Vrsta gibanja bira se između gibanja od točke do točke, pravocrtnog i kružnog. Brzina se zadaje u milimetrima u sekundi za vrh alata ili u postotku najveće brzine za zglobno gibanje.

Najviše zabune izaziva točnost dolaska. Ako se zada točan dolazak, robot će se u točki zaustaviti i tek zatim krenuti dalje; putanja je vjerna, ali ciklus dulji. Ako se zada zona zaobljenja, robot će u blizini točke skrenuti prema sljedećoj i točku neće dodirnuti; ciklus je kraći, a putanja zaobljena. Zona se zadaje u milimetrima, kao polumjer područja unutar kojeg je skretanje dopušteno.

U praksi vrijedi jednostavno pravilo: točan dolazak samo ondje gdje se nešto uzima, odlaže ili obrađuje, zaobljenje svugdje drugdje. Program u kojem je svaka točka zadana kao točan dolazak radi ispravno, ali nepotrebno dugo i s trzajima.

Uz ova tri parametra svaki jezik nudi i dodatke: ograničenje ubrzanja, praćenje vanjske osi, istodobno postavljanje izlaza u trenutku prolaska kroz točku i slično. Oni se uče kasnije, kada osnovna četiri postanu očita.

Prijelaz s jednog jezika na drugi

Kada se jednom razumije građa programa, prijelaz na novi sustav svodi se na tri koraka. Prvo se nauči kako se u novom okruženju otvara program i gdje su podaci. Drugo, izradi se mala tablica prijevoda za najčešće naredbe. Treće, napiše se isti jednostavan program koji je već napisan u poznatom jeziku, i usporedi ponašanje.

Tablica je korisna, ali nije dovoljna. Razlike ostaju u onome što se ne vidi iz jednog retka: kako se vode koordinatni sustavi, kako se program pokreće iz sredine, što se događa pri zaustavljanju u nuždi i kako se obrađuju pogreške. Zato se novi sustav nikada ne uvodi izravno u proizvodnju nego najprije na probnom zadatku.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.