Montage der Legosteine mit dem UR3-Roboter
Autor: Alexander Rips und Tim Kolem
In Bearbeitung!
Einleitung
Dies ist der Wiki Artikel zur Dokumentation der Arbeitsergebnisse der Gruppe "Montage der Legosteine mit dem UR3-Roboter". Innerhalb dieses Artikels wird erläutert, wie der UR3 Roboter mithilfe von MATLAB angesteuert werden kann, und wie die Kooridinaten der zu platzierenden Legosteine errechnet werden können.
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Inhalt
Ansteuerung des Roboters mithilfe von MATLAB
Innerhalb dieses Unterabschnittes wird erläutert, wie der UR3-Roboter über MATLAB angesteuert werden kann. Die Ansteuerung des UR3 Greifarmroboters erfolgt über das TCP/IP-Protokoll mithilfe der "tcpip"-Klasse der MATLAB-Standardbibliothek. Es muss beachtet werden, dass der verwendete Computer mit einem Ethernet-Kabel mit dem UR3-Greifarmroboter verbunden werde muss und MATLAB einen Zugriff auf das Netzwerk erhalten muss. Im Falle von Windows 10 können die Netzwerkeinstellungen der einzelnen Anwendungen unter (Systemsteuerung -> System und Sicherheit -> Windows Defender Firewall -> Zugelassene Apps) festgelegt werden. Für diese Operation werden Administratorrechte benötigt.
Umrechnung der logischen Koordinaten in Koordinaten des Roboters
In diesem Unterabschnitt wird thematisiert wie die Koordinaten, welche in der Excel Tabelle hinterlegt werden, zu den realen Koordinaten des Roboters umgerechnet werden können. Dabei erfolgen genau genommen zwei einzelne Transformationen. Zum einen eine Transformation von den in der Excel-Tabelle angegebenen Koordinaten in Legonoppen zu den realen Koordinaten des "Legoplattensystems". Und zum Anderen eine Transformation der Koordinaten des "Legoplattensystems" in das Koordinatensystem des Roboters.
Auslesen der Excel Tabelle
Zunächst einmal muss die hinterlegte Excel-Tabelle ausgelesen werden. Dieser Auslesevorgang wird mithilfe Funktion "xlsread" der MATLAB-Standardbibliothek realisiert. Der genaue Befehl zum Auslesen der xlsx-Datei lautet wie folgt: "xlsread('Robokoords.xlsx',,,'basic');". Dabei ist "Robokoords.xlsx" der Name der hinterlegten xlsx-Tabelle. Der Rückgabewert dieser Funktion ist bei einer fehlerfreien Ausführung der Funktion eine Matrix mit den Tabelleninhalten der mit "Robokoords.xlsx" spezifizierten Excel-Tabelle. Eine genauere Dokumentation des "xlsread"-Befehls befindet sich in der MATLAB-Dokumentation unter [1]. Nachdem die Excel-Tabelle in eine Matrix geladen worden ist, kann durch diese zeilenweise iteriert werden, da jeder zu platzierende Stein eine Zeile in der Tabelle repräsentiert.
Errechnung der realen Koordinaten auf der Legoplatte
Die Koordinaten der einzelnen Legosteine innerhalb der Excel-Tabelle werden in "Legonoppen" ausgehend von der linken unteren Ecke referenziert. Dies bedeutet das ein Stein mit den Koordinaten (0;0) mit seiner linken unteren Noppe auf der ersten Noppe links unten auf der Legoplatte platziert werden soll. Ein Stein mit den Koordinaten (1;0) wird mit seiner unteren linken Noppe eine Noppe weiter rechts von dem (0;0) Stein platziert. Der Stein mit den Koordinaten (0;1) wir eine Noppe über dem (0;0)-Stein platziert.
Die realen Koordinaten bezeichnen den Punkt im Raum, den der TCP des UR3-Roboters einnehmen muss um den Legostein zu platzieren. Selbstverständlich müssen diese Koordinaten später von oben angefahren werden.
Die Koordinaten auf der Legoplatte werden wie folgt berechnet:
Anzahl der Noppen * Abstand zweier Noppen + Länge des Steins
Dies gilt analog für die x-Koordinate und die y-Koordinate.
Es muss zusätzlich noch ein Noppenabstand von der x-Koordinate als auch von der y-Koordinate abgezogen werden.
Der Grund für diese Subtraktion ist darin begründet, dass nur Punkte innerhalb eines 2x2 Noppenfeldes exakt mit dem Roboter ermittelt werden können und bei der Kalibrierung unter anderem dieser Punkt aufgenommen werden soll.
-hier mit Bild zeigen
Berechnung der Roboterkoordinaten mithilfe der Legoplattenkoordinaten
In diesem Unterabschnitt wird erläutert, wie die Koordinaten der Legoplatte zu Koordinaten des Roboterkoordinatensystems umgerechnet werden können. Um die Koordinaten zu Transformieren wird die homogene Transformation angewendet.
Damit die Tranformation durchgeführt werden kann, muss zunächst einmal die Transformationsmatrix ermittelt werden. Vereinfachend wird angenommen, dass nur eine Drehung um die z-Achse durchgeführt wird.
Bilder
Bauen Sie Bilder ein, am besten mit darin gekennzeichneten Stellen, die Sie dann im Text erklären.
Tabellen
Eine tolle Tabelle ist hier dargestellt.
Spalte 1 | Spalte 2 | Spalte 3 |
---|---|---|
blabla | sowieso | sowieso |
test | sowieso | test1 |
Formatierung
Nutzen Sie zur Formatierung Beispiele, z. B. aus dem weltbekannten Wikipedia selbst (das ist die gleiche Syntax!) oder anderer Hilfeseiten wie z. B. [2].
Zusammenfassung
Was ist das Ergbnis? Das Ergebnis dieses Artikels ist eine Vorlage, mit der Nutzer des Wikis schnell und leicht eigene Artikel verwirklichen können. Diese Vorlage ist Bestandteil der Anleitungen aus den How-To's.
Ausblick
Was kann/muss noch verbessert werden?
Literaturverzeichnis
[1] https://de.mathworks.com/help/matlab/ref/xlsread.html?s_tid=doc_ta
- ↑ Eigenes Foto
- ↑ Hilfeseite des Wikimedia-Projekts