PDF de programación - Práctica DSCD - Control de un robot industrial

Universidad Politécnica de Madrid
Departamento de Arquitectura y Tecnología de Sistemas Informáticos

FACULTAD DE INFORMÁTICA

Práctica DSCD

Control de un robot industrial

Francisco Manuel SÁNCHEZ MORENO

Juán ZAMORANO FLORES

En el presente documento se describe la práctica a realizar para la asignatura de Diseño de Sistemas de
Control Discreto. Versiones actualizadas de este documento se podrán encontrar en la página web de la

asignatura (http://laurel.datsi.fi.upm.es/~ssoo/DSCD/)

Resumen

Palabras clave

Tiempo Real, Control de Procesos

Octubre 2002

UPM-DATSI © 128-2001v1.0

F.I. ? Campus de Montegancedo ? Boadilla del Monte ? 28660 Madrid ? ESPAÑA ? Tel: + 34 91 3367387 ? Fax: + 34 91 3367373 ? http://www.datsi.fi.upm.es

Indice de Contenidos

INDICE DE CONTENIDOS I

1 INTRODUCCIÓN 3
3
3
3
3

1.1 Objetivo
1.2 Evaluación
1.3 Lugar de trabajo
1.4 Bibliografía

2 SISTEMA FÍSICO 4
4
4
5
5

2.1 Puesto de trabajo
2.2 Computador de desarrollo
2.3 Computador de ejecución
2.4 Robot industrial

3 TRABAJO PRÁCTICO 7
7
7
8
8
8

3.1 Iniciación
3.2 Determinación de los límites
3.3 Realización de movimientos combinados
3.4 Problema de las torres de Hanoi
3.5 Realización de la memoria

4.1 Apéndice A

4 APÉNDICES 9
9
9
10
14
14
15
15

Ejemplo de programa de manejo del robot escrito en C
Ejemplo de programa del manejo del robot escrito en ADA

Diagrama de conexiones

4.2.1

Diagrama de motores y actuadores del robot

4.1.1
4.1.2

4.2 Apéndice B

4.3 Apéndice C

4.3.1

5 BIBLIOGRAFÍA 16

UPM-DATSI P-128-2001v1.0

i

1 Introducción

1.1 Objetivo

El objetivo de esta práctica es el desarrollo completo de una aplicación de control mediante computador. Para
ello se empleará el sistema operativo RTEMS [1] aplicando conceptos fundamentales de tiempo real
(ingeniería del software), control de procesos y diseño con microcontroladores.

El presente documento describe el sistema físico a controlar, las diversas tareas prácticas a llevar a

cabo por los alumnos y la memoria que estos deben entregar.

1.2 Evaluación

Tanto los trabajos prácticos, como la memoria final serán realizados por grupos de dos, a menos que algún
alumno desee explícitamente realizar el trabajo individualmente. Estos trabajos son explicados en el punto 3
del presente documento. Al final de curso se podría plantear la posibilidad de poner un examen teórico para
evaluar los conocimientos adquiridos por los alumnos. En el caso de haberlo, la forma de evaluación será
50% la nota de la práctica y 50% la nota del examen. Cuando la práctica esté resuelta, los alumnos deberán
quedar con cualquiera de los profesores de la asignatura para mostrarle su funcionamiento así como
explicarle el proceso que se ha seguido para su consecución. La evaluación de la práctica tendrá en cuenta la
exposición ante el profesor y la calidad de la memoria entregada.

1.3 Lugar de trabajo

Se han instalado dos puestos de trabajo en la sala canalobre [2] situada en el sótano del edificio 4. Cada
grupo se le reservan cuatro horas semanales en las que tendrá preferencia, pero podrá acceder a su puesto
cuando esté libre. El único requisito es que se identifique con el carnet de la universidad ante los encargados
del centro de cálculo, que tienen un listado con los alumnos matriculados. Estos serán los que abran la puerta
dentro de sus horarios laborales.

Dada que este aula no cuenta con vigilancia, los alumnos serán responsables de los equipos. Se
ruega extremar las precauciones, y cerrar la puerta con llave siempre que la sala quede sola, aunque la
ausencia sea momentánea.

? ¡ATENCIÓN! Cerrar la puerta con llave siempre que la sala quede sola, aunque la ausencia sea

momentánea

1.4 Bibliografía

En principio no se fijan prerequisitos, pero es aconsejable haber cursado alguna de las siguientes asignaturas;
Control de Procesos, Sistemas de Tiempo Real y Diseño con Microcontroladores. Al no tener esta asignatura
contenido teórico la bibliografía es la que se recomiende emplear en estas asignaturas [9] [10] [11] [12] y
[13]. Adicionalmente, son necesarios los manuales de los productos Software y Hardware empleados;
Sistema operativo Linux (Red Hat 6.2) [3] , sistema operativo de tiempo real RTEMS [1], Robot Industrial
Fischer [4]

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1

2 Introducción

2.1 Objetivo

El objetivo de esta práctica es el desarrollo completo de una aplicación de control mediante computador. Para ello se
empleará el sistema operativo RTEMS [1] aplicando conceptos fundamentales de tiempo real (ingeniería del
software), control de procesos y diseño con microcontroladores.

El presente documento describe el sistema físico a controlar, las diversas tareas prácticas a llevar a cabo por

los alumnos y la memoria que estos deben entregar.

2.2 Evaluación

Tanto los trabajos prácticos, como la memoria final serán realizados por grupos de dos, a menos que algún alumno
desee explícitamente realizar el trabajo individualmente. Estos trabajos son explicados en el punto 3 del presente
documento. Al final de curso se podría plantear la posibilidad de poner un examen teórico para evaluar los
conocimientos adquiridos por los alumnos. En el caso de haberlo, la forma de evaluación será 50% la nota de la
práctica y 50% la nota del examen. Cuando la práctica esté resuelta, los alumnos deberán quedar con cualquiera de
los profesores de la asignatura para mostrarle su funcionamiento así como explicarle el proceso que se ha seguido
para su consecución. La evaluación de la práctica tendrá en cuenta la exposición ante el profesor y la calidad de la
memoria entregada.

2.3 Lugar de trabajo

Se han instalado dos puestos de trabajo en la sala canalobre [2] situada en el sótano del edificio 4. Cada grupo se le
reservan cuatro horas semanales en las que tendrá preferencia, pero podrá acceder a su puesto cuando esté libre. El
único requisito es que se identifique con el carnet de la universidad ante los encargados del centro de cálculo, que
tienen un listado con los alumnos matriculados. Estos serán los que abran la puerta dentro de sus horarios laborales.
Dada que este aula no cuenta con vigilancia, los alumnos serán responsables de los equipos. Se ruega
extremar las precauciones, y cerrar la puerta con llave siempre que la sala quede sola, aunque la ausencia sea
momentánea.

? ¡ATENCIÓN! Cerrar la puerta con llave siempre que la sala quede sola, aunque la ausencia sea

momentánea

2.4 Bibliografía

En principio no se fijan prerequisitos, pero es aconsejable haber cursado alguna de las siguientes asignaturas;
Control de Procesos, Sistemas de Tiempo Real y Diseño con Microcontroladores. Al no tener esta asignatura
contenido teórico la bibliografía es la que se recomiende emplear en estas asignaturas [9] [10] [11] [12] y [13].
Adicionalmente, son necesarios los manuales de los productos Software y Hardware empleados; Sistema operativo
Linux (Red Hat 6.2) [3] , sistema operativo de tiempo real RTEMS [1], Robot Industrial Fischer [4]

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3 Sistema físico

3.1 Puesto de trabajo

En la figura 1 se reproduce esquemáticamente uno de los puestos de práctica, que está compuesto por los siguientes
elementos:

- Computador de desarrollo con sistema operativo Linux.
- Computador de ejecución (target) donde se ejecutará la aplicación a desarrollar.
- Robot Industrial Fischer y electrónica asociada

Se aconseja extremar las precauciones ya que en la electrónica de potencia hay 220v y si se manipula
indebidamente se puede producir una descarga al alumno o una avería del equipo.

? En el circuito de control del robot hay 220 voltios. ¡PELIGRO! de descarga o cortocircuito

Figura 1: Configuración de un puesto de trabajo

3.2 Computador de desarrollo

Es un PC compatible con microprocesador AMD Athlon ™ a 1200 MHz con 256 Mbytes de memoria RAM, 20
Gigas de disco duro, tarjeta de red y sistema operativo Linux (RedHat 6.2). Se abrirá una cuenta a cada grupo de
prácticas. En este PC se realizará el desarrollo de los programas que se lanzarán en el computador de ejecución. Se
podrá emplear una interfaz de RTEMS para en ADA o en C. El compilador será el GCC de GNU y la herramienta
de depuración el GDB de GNU. Los alumnos deberán estar familiarizados con estas herramientas y con el entorno

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de programación en UNIX. Este PC dispone además de una tarjeta de red que es por donde se comunicará con el
computador de ejecución.

3.3 Computador de ejecución

Es un PC compatible 486DX4 ™ de 100MHz con 8 Mbytes. No tiene disco duro, ya que el arranque lo hará desde la
tarjeta de red que tiene y ejecutará el programa que se ha realizado en el PC de desarrollo. Cada vez que se
modifique el programa se deberá reiniciar el PC de ejecución, de esta manera cargará automáticamente el nuevo
programa.

El

computador

de
ejecución tiene en una de sus
ranuras de expansión una
tarjeta ISA de entradas y
salidas digitales, la PCL-730
de Advantech
[5]. Esta
cuenta con 32 entradas y 32
salidas digitales de las que
tan solo se emplean 8 salidas
y 8 entradas para controlar el
robot.

Para realizar el cableado
entre la tarjeta de entradas y
salidas y el robot se emplea
una
la
PCLD-780 en la que se pueden añadir filtros analógicos para eliminar ruido. En la