Development of a function block library to command Omron collaborative robot from an external CPU

Els robots col·laboratius estan dissenyats per a ser programats fàcilment per operadors no experts, però quan l'aplicació requereix que el robot s’integri i comuniqui amb la resta de la màquina, en ser el robot comandat per controladors externs, la programació es torna més complexa, per la qual cosa es requereix una certa experiència i coneixement en programació de robots. L'objectiu d'aquest projecte és proporcionar als operadors no qualificats una llibreria amb un conjunt de Blocs de Funció per a controlar el robot col·laboratiu Omron des d'un controlador extern Omron, sense necessitat d'aprendre a construir complexes trames de comunicacions TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). La llibreria està dissenyada seguint l'estàndard internacional IEC-61131 per a Controladors Programables i les directrius de PLCopen (associació mundial per al control de programació industrial). En aquesta tesi, es descriu la programació del programari del robot, el protocol per a enviar comandos des de dispositius externs al robot, l’algoritme dels Blocs de Funció, un exemple de programa de seqüència Pick and Place, i una interfície gràfica per a pantalla tàctil per a usar la llibreria i controlar el robot definint els paràmetres a través de llistes desplegables i camps d'entrada de dades, facilitant així a l'usuari l'ús dels Blocs de Funció. Una vegada realitzades les proves pertinents amb maquinari real i finalitzades les proves de depuració i implementació de millores de funcionalitat, s'ha obtingut un paquet de Blocs de Funció on els paràmetres d'entrada tenen un rang predefinit que es verifica internament abans d'enviar el comando per a assegurar que aquest és correcte i serà executat pel robot. Los robots colaborativos están diseñados para ser programados fácilmente por operadores no expertos, pero cuando la aplicación requiere que el robot se integre y comunique con el resto de la máquina, al ser el robot comandado por controladores externos, la programación se vuelve más compleja, por lo que se requiere cierta experiencia y conocimiento en programación de robots. El objetivo de este proyecto es proporcionar a los operadores no calificados una librería con un conjunto de Bloques de Función para controlar el robot colaborativo Omron desde un controlador externo Omron, sin necesidad de aprender a construir complejas tramas de comunicaciones TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). La librería está diseñada siguiendo el estándar internacional IEC-61131 para Controladores Programables y las directrices de PLCopen (asociación mundial para el control de programación industrial). En esta tesis, se describe la programación del software del robot, el protocolo para enviar comandos desde dispositivos externos al robot, el algoritmo de los Bloques de Función, un ejemplo de programa de secuencia Pick and Place, y una interfaz gráfica para pantalla táctil para usar la librería y controlar el robot definiendo el parámetros a través de listas desplegables y campos de entrada de datos, facilitando así al usuario el uso de los Bloques de Función. Una vez realizadas las pruebas pertinentes con hardware real y finalizadas las pruebas de depuración e implementación de mejoras de funcionalidad, se ha obtenido un paquete de Bloques de Función cuyos parámetros de entrada tienen un rango predefinido que se verifica internamente antes de enviar el comando para asegurar que éste es correcto y será ejecutado por el robot. Collaborative robots are designed to be easily programmed by non-expert operators, but when the application requires the robot to be integrated and communicate with the rest of the machine, being the robot commanded by external controllers, the programming becomes more complex hence certain expertise and knowledge in robot programming is required. The target of this project is providing to non-skilled operators, a library with a set of Function Blocks to command the Omron collaborative robot from an external Omron controller without needs to learn how to build complex TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) communication frames. The library is designed following the international standard IEC-61131 for Programmable Controllers and compliant PLCopen guidelines (worldwide association for industrial programming control). In this thesis, it is described the robot software program, the protocolto send commandsfrom external devices to the robot, the algorithm inside the Function Blocks, an example of Pick and Place sequence program, and a graphical interface for touch-screen to use the library and control the robot defining the parameters through drop-down lists and data entry fields, facilitating the user to use the Function Blocks. After the pertinent tests with real hardware and once the tests for debugging and implementation of functionality improvements have been completed, a package of Function Blocks has been obtained whose input parameters have a predefined range that is verified internally before sending the command to ensure this is correct and will be executed by the robot.