Gdy każdy robot mówi innym językiem

272

Jeszcze kilka lat temu zdecydowana większość stanowisk robotycznych programowana była w sposób nietekstowy, czyli online. Takie podejście ma jednak sporo wad, co powoduje, że na znaczeniu zyskują wirtualne środowiska do programowania robotów na ekranie komputera. Problem w tym, że jest ich dziś na rynku zbyt wiele.

W 2015 r. jedynie ok. 3% robotów przemysłowych programowych było z wykorzystaniem wirtualnych środowisk pracujących w trybie offline. Dziś proporcje te się zmieniają – głównie ze względu na ciągły rozwój robotyzacji oraz zmiany charakteru produkcji przemysłowej z wielkoseryjnej na średnio- i małoseryjną. Rosnąca indywidualizacja procesów wytwórczych oraz towarzysząca jej konieczność częstego przezbrajania robotów sprawiają, że kwestia ich programowania bez wstrzymywania produkcji nabiera kluczowego znaczenia. A to właśnie potrafią środowiska programistyczne przeznaczone do tworzenia programów wykonawczych na ekranie komputera. Każdy producent robotów ma w swojej ofercie takie oprogramowanie – i każdy wymaga, aby do parametryzacji jego robota wykorzystywać dedykowane rozwiązania software’owe.

 

Offline lepsze niż online

Krótki czas programowania, niewielkie wymagania sprzętowe oraz duża precyzja ruchów robota – wydawać by się mogło, że programowanie konwersacyjne, zwane także nietekstowym lub online, ma same zalety. Stosowane przez długi czas jako podstawowa metoda programowania robotów, ma w sobie sporo z klasycznych metod nauczania. Polega bowiem na „pokazywaniu” jednostce robotycznej określonego ruchu, a następnie jego zapisaniu i odtworzeniu przez sterownik robota. Sam proces uczenia może być realizowany na dwa sposoby: przez fizyczne prowadzenie ramienia robota bądź z punktu do punktu (Point-To-Point), bądź wzdłuż zadanej trajektorii (Continuous Path – CP) lub przy użyciu konsoli albo panelu HMI. W tym drugim przypadku operator definiuje parametry pracy robota na ekranie, stosując kombinację wielkości fizycznych i modeli ruchów.

Metody te łączy jedno: konieczność fizycznej dostępności robota, a tym samym wstrzymania prac na czas programowania. Kwestia ta w przypadku małych robotów współpracujących stosowanych np. na stanowiskach montażowych ma znaczenie drugorzędne, ale w przypadku jednostek zintegrowanych z linią produkcyjną może generować olbrzymie koszty. Wady tej pozbawiona jest metoda programowania offline, w której rolę interfejsu programistycznego pełni komputer desktopowy, zaś sam program obróbczy tworzony jest całkowicie autonomicznie i wtórnie załadowywany do sterownika jednostki robotycznej. Dzięki temu można programować roboty i przeprowadzać symulacje ich pracy zdalnie, tj. bez ich fizycznego udziału – i to na dużo bardziej zaawansowanym poziomie niż w przypadku metod nietekstowych.

 

Rozbudowane symulacje 3D

Jako metoda tekstowa programowanie offline wymaga instalacji odpowiedniego środowiska programistycznego współpracującego z daną jednostką robotyczną. Dostępne dziś na rynku oprogramowanie tego typu oferuje cały szereg przydatnych funkcjonalności – od projektowania trajektorii ruchu robota, przez analizę przestrzenną jego komponentów i kontrolę przemieszczeń oraz orientacji chwytaków, po zadania z zakresu rozmieszczenia i współpracy poszczególnych gniazd robotycznych w zakładzie produkcyjnym. Możliwość taką zapewniają rozbudowane biblioteki zawierające zarówno poszczególne modele robotów danej marki, jak i ich wyposażenie (m.in. pozycjonery, tory jezdne, przenośniki i czujniki). Co więcej, tworzone w nich programy obróbcze można wszechstronnie symulować z zastosowaniem różnorodnych kryteriów i opcja analizy (np. detekcji kolizji). Funkcjonalność taką oferuje m.in. oprogramowanie, ABB RobotStudio, FANUC Roboguide, Mitsubishi Melfa Works, Stäubli Robotics Suite czy YASKAWA MotoSim. Wszystkie zapewniają dostęp do rozbudowanych bibliotek danych, a także możliwość importu modeli komponentów w postaci danych CAD i eksportu gotowego programu bezpośrednio do sterownika robota. Środowisko ABB RobotStudio dodatkowo ułatwia pracę programiście, bardzo dokładnie odwzorowując oprogramowanie do obsługi robota. Z kolei Mitsubishi Melfa Works przoduje pod względem zasobów bibliotek: jako dodatek do systemu SolidWorks ma dostęp do wszystkich komponentów zapisanych w jego bazie danych. Nie może jednak funkcjonować autonomicznie: aby z niego korzystać, trzeba najpierw zainstalować SolidWorks.

 

Wieża Babel

Cieniem na tym pozytywnym obrazie kładzie się fakt, że każde z tych środowisk bazuje na innym języku programowania specyficznym dla danego producenta. ABB korzysta z Rapid, Comau z PDL2, FANUC z Karela, KUKA z KRL, Mitsubishi posługuje się językiem Melfa-Basic, Stäubli wybrał VAL3, a YASKAWA – Inform. I nie zrobiły tego bez powodu: jest to bardzo dobry sposób na związanie ze sobą klienta, który, jeśli raz kupił robota danego producenta, będzie przy kolejnym zakupie skłonny wybrać go ponownie, aby móc korzystać z posiadanego już oprogramowania.

Kilka firm próbowało obejść to ograniczenie, projektując uniwersalne środowiska programistyczne, takie jak Delmia, RobCAD czy Process Simulate. Rozwiązania te są jednak drogie, a tym samym opłacalne jedynie dla dużych przedsiębiorstw z takich sektorów jak branża motoryzacyjna – główny odbiorca tego typu oprogramowania. Ich funkcjonalności wykraczają zresztą znacznie poza zwykłe programowanie robotów: umożliwiają wspólne prowadzenie całych projektów i równoległą pracę nad danymi przez różnych członków zespołu. Z punktu widzenia średniej wielkości przedsiębiorstwa funkcje te są zbyteczne. Na razie brak jednak na rynku sensownych alternatyw, które łączyłyby w sobie uniwersalność zastosowań z konkurencyjną ceną – na podobieństwo choćby protokołu komunikacyjnego OPC UA, który ma szansę zrewolucjonizować przetwarzanie danych w systemach produkcyjnych i okołoprodukcyjnych działających w chmurze.

Komentarz eksperta

Jakie są nowości i korzyści technologiczne w zakresie programowania robotów?

W Automatech realizujemy specjalistyczne projekty inżynierskie, w tym z zastosowaniem robotów przemysłowych np. firmy ABB lub KUKA.

Oprogramowanie robotów stawia przed nami, jako integratorem systemów, ale również przed samymi producentami, nadal wiele wyzwań. Specjaliści ABB potwierdzają, że od lat wiele uwagi poświęcają rozwojowi tej dziedziny, by proces był łatwiejszy i przystępniejszy dla szerokiego grona zainteresowanych. W ABB jedną z technik jest „możliwość programowania i symulacji robota przy użyciu komputera i oprogramowania RobotStudio. Narzędzie pozwala w łatwy i wygodny sposób, korzystając z technologii cyfrowego bliźniaka, dobrać sprzęt, a następnie go zaprogramować korzystając np. z automatycznego generowania ścieżek, przygotowania wzorów paletyzacji, systemu unikania kolizji i wielu innych narzędzi” – mówi Jakub Stec, Channel Manager, Robotyka ABB.

W KUKA bardzo dynamicznie rozwijane są wstępnie przygotowane programy aplikacyjne dedykowane różnego rodzaju zadaniom, m.in.: KUKA.ArcTech, KUKA.Gripper&SpotTech, KUKA.ConveyorTech, KUKA.PalletTech. „Wciąż rozszerzamy też zakres działania oprogramowania systemowego KUKA. SystemSoftware. Każda kolejna wersja dostarcza nowych funkcjonalności.” – wyjaśnia Marcin Lis, Technical Sales Support & Application Engineer, KUKA Polska.

Jak widać, producenci nieustannie pracują nad doskonaleniem oprogramowania robotów przemysłowych, by na bieżąco sprostać rosnącym wymaganiom branży.

Źródło: Redakcja Portal Przemysłowy.pl