La programación de robots industriales toca todos los aspectos de la robótica, incluidas las interfaces con otros sistemas automáticos como PLC, sensores inteligentes, manipuladores, computadoras de supervisión, etc.
Implica establecer una relación física o geométrica entre el robot y el equipo o tarea a ser atendida por el robot. La programación es un proceso necesario para controlar el robot manualmente y enseñarle físicamente los puntos de coordenadas dentro de su área de trabajo.
El método más antiguo y popular de programación de robots consiste en mover manualmente el robot a cada posición deseada y registrar su posición en la memoria que el secuenciador leerá durante la reproducción.
Durante la fase de enseñanza, el usuario guía el robot con la mano o interactuando con un dispositivo de enseñanza. Esta caja de botones portátil permite el control de cada articulación del manipulador o cada grado de libertad cartesiano.
Operaciones como cerrar la pinza o activar una pistola de soldar se determinan moviendo el robot a través de una secuencia específica de coordenadas conjuntas y emitiendo las señales indicadas. Este método de programación de robots suele conocerse como enseñanza mostrando o guía de programación.
Hoy en día, la mayoría de los robots industriales todavía se programan utilizando el proceso de enseñanza típico mediante el uso del colgante de enseñanza del robot. Esto es adecuado para algunos tipos de aplicaciones, como soldadura por puntos, pintura y manejo de materiales simples.
Sin embargo, enseñar mostrando es una tarea tediosa y lenta que requiere un alto nivel de experiencia y esfuerzo para programar un sistema de robot robusto y con calidad de producción. En la mayoría de los casos, se necesita un especialista altamente capacitado para configurar un sistema, lo que aumenta los costos de instalación. A menudo resulta difícil mantener los programas debido a su compleja estructura de programas y métodos de edición.
Este tipo de programación de robots puede justificarse económicamente solo para la producción de lotes grandes. También tiene algunas limitaciones severas, especialmente en el montaje mecánico y la inspección, principalmente cuando se trata de sensores. Aquí, es necesario especificar la acción deseada del robot en respuesta a la entrada sensorial, la recuperación de datos o el cálculo.
Por lo tanto, la programación de robots industriales requiere nuevos enfoques que brinden el poder de los lenguajes a nivel de robot sin necesidad de experiencia en programación, además de admitir las capacidades de un lenguaje de programación de computadora de propósito general.
Deben ayudar a los usuarios a controlar y programar un robot con un alto nivel de abstracción del lenguaje del robot. El usuario debe demostrarle al robot lo que debe hacer intuitivamente en términos de comportamientos de alto nivel (utilizando gestos, habla, etc.). Este tipo de aprendizaje a menudo se conoce como programación por demostración (PbD).
Esto permite a los usuarios, especialmente a los programadores no expertos, instruir y programar un robot simplemente mostrándole lo que debe hacer y con un alto nivel de abstracción del lenguaje del robot. Esto se hace usando las dos interfaces humanas más naturales (gestos y voz), un sistema de control de fuerza y varias técnicas de generación de código.
Algunos sistemas de robots proporcionan lenguajes de programación de computadoras con comandos para acceder a los sensores y especificar los movimientos del robot. Se llama lenguajes explícitos o de nivel de robot. La ventaja más importante de los lenguajes a nivel de robot es que permiten que los datos de sensores externos, como la visión y la fuerza, modifiquen los movimientos del robot. A través de la detección, un robot puede hacer frente a un mayor grado de incertidumbre en relación con la posición de los objetos externos, aumentando así su rango de aplicación.
El inconveniente crítico de los lenguajes de programación a nivel de robot, en relación con el guiado, es que requieren que un programador de robots sea un experto en programación de computadoras, así como en el diseño de estrategias de movimiento basadas en sensores. Por lo tanto, los lenguajes de nivel de robot no son accesibles para el trabajador típico en el piso de la fábrica.
En resumen, hay tres métodos de programación o enseñanza comúnmente utilizados:
- Programación o enseñanza directa: Se utiliza una unidad de programación y control portátil, o una consola portátil, para enviar manualmente el robot a la posición deseada. También puede cambiar a una velocidad baja para permitir un posicionamiento cuidadoso o una prueba a través de una rutina nueva o modificada. Por lo general, se incluye un gran botón de parada de emergencia como medida de seguridad.
- Programación o enseñanza paso a paso: Con el robot en ‘modo seguro’, el usuario mueve el robot manualmente a las posiciones requeridas y/oa lo largo de una ruta crítica mientras el software de control registra estas posiciones en la memoria del controlador. Posteriormente, el programa puede ejecutar el robot a lo largo de la ruta enseñada. Esta técnica es famosa por tareas como la pulverización de pintura.
- Programación o enseñanza fuera de línea: El robot y otras máquinas o instrumentos en el espacio de trabajo se mapean gráficamente, lo que permite mover el robot en la pantalla y simular el proceso. Los simuladores pueden así crear programas para un robot sin depender de la operación física del brazo robótico, ahorrando tiempo durante el diseño de la aplicación. Además, se pueden probar varios escenarios hipotéticos antes de que se active el sistema, lo que aumenta los niveles de seguridad operativa.