Lenguajes de programación de robots

Lenguajes de programación de robots (INTERNET)

Cuando se programa un manipulador lo que se necesita usualmente es situar su punto terminal en una localización determinada del espacio, haciendo además que la dirección de aproximación a la misma esté también definida. Pero no sólo es importante que el manipulador alcance determinados puntos del espacio, sino que lo haga en el momento adecuado. Así, es preciso distinguir entre:

• Camino, sucesión de puntos del espacio.

• Trayectoria, camino sujeto a condiciones temporales.

Generalmente, es necesario diseñar y programar trayectorias, rectas o curvas arbitrarias en el espacio cartesiano, para lo cual es importante conocer la relación entre la trayectoria cartesiana del punto terminal y la de las articulaciones. En el diseño de las trayectorias hay que tener en cuenta factores como:

• La prevención de posibles colisiones con objetos del entorno.

• El mantenimiento de una orientación fija del elemento terminal (transporte de líquidos, soldadura, etc.).

• La utilización de aceleraciones moderadas, de forma que se eviten fuerzas de inercia elevadas que resulten inadecuadas para los motores.

Existen determinadas circunstancias que hacen que los lenguajes de programación de robots resulten relativamente diferentes al resto:

• El entorno en el que actúa el robot no puede describirse normalmente en términos puramente cuantitativos.

• Se necesitan incluir condiciones no usuales, como la comentada prevención de colisiones.

• Las acciones del robot están sujetas a imprecisiones que pueden dar lugar a incidentes que el programa debe ser capaz de procesar.

• Ciertas informaciones de los sensores del sistema pueden ser no sólo difíciles de procesar en tiempo real, sino también ambiguas.

Características de los lenguajes

Habitualmente, la programación de un robot resulta un proceso continuo de ensayo y error. Por ello, la mayoría de los entornos de programación son interpretados, pudiéndose realizar un seguimiento paso a paso de lo programado y evitar el ciclo editar-compilar-ejecutar-reprogramar, costoso en tiempo. Es deseable una buena capacidad de depuración y ejecución paso a paso. Un lenguaje de programación de robots se podría considerar ideal o universal si cumpliese los siguientes requisitos:

• Proporcionar tipos de datos convencionales (enteros, reales ...) pero también otros específicos para:

o El posicionamiento y orientación espacial de los elementos actuadores.

o La comprobación de sucesos, es decir, la recogida puntual o continúa de la información de las señales generadas por los sensores y su almacenamiento en variables sensoriales. Estas variables son de alcance global y no se inicializan explícitamente en el programa, como las variables convencionales. Asimismo, debe incorporar elementos de priorización de sucesos en caso de activación simultánea de varios sensores.

• Incorporar órdenes de movimiento de los actuadores en el espacio cartesiano, sencillas y con posibilidad de elegir la trayectoria del punto terminal entre la posición actual y la final. Asimismo, debe ser posible memorizar la posición actual para continuar un movimiento en caso de interrupción anormal. También, debe contar con órdenes específicas para la realización de retardos (esperas hasta que se concluya la ejecución de un movimiento).

• Proporcionar mecanismos específicos de inicialización y terminación de las acciones del robot, como pueden ser el auto-test y el calibrado inicial, o el posicionamiento en algunas coordenadas específicas al principio o al final de la operación.

• Incorporar medios de sincronización de sucesos, que modifiquen la tarea normal en función de la ocurrencia de ciertos hechos o la llegada de ciertas señales. Las acciones de un robot se sincronizan normalmente para atender a cuatro tipos de sucesos:

o Activación. Comenzar la acción al recibir una señal.

o Terminación. Finalizar la acción al recibir una señal.

o Error. Comenzar una secuencia de recuperación ante una señal de error.

o Anulación. Finalizar una acción ante la ausencia de señal de terminación en un tiempo establecido.

• Proporcionar concurrencia o paralelismo, de modo que se puedan controlar simultáneamente todas sus articulaciones y permitir el funcionamiento simultáneo con otros robots. Esto se puede conseguir mediante:

o Un lenguaje que permita concurrencia.

o Un software que simule paralelismo mediante el reparto del tiempo del procesador.

o Usando varios elementos de computación (varios micro controladores)

• Posibilitar la comunicación entre procesos cuando varios coexisten simultáneamente. Esto se puede llevar a cabo mediante:

o El uso de la memoria compartida.

o La llamada remota a procedimientos.

o El envío de mensajes.

• Gozar de portabilidad a cualquier tipo de equipamiento del que se disponga, con independencia del tipo de robot, de sensores, de actuadores y de elementos terminales.

Puesto que estos lenguajes deben poder modificar en tiempo real el flujo del programa dependiendo del estado de las señales de los sensores, el sistema operativo que soporte tales lenguajes debe ser de tiempo real, entendiendo por tal aquél que pueda responder a cualquier suceso externo, es decir, a la petición de un programa, en un tiempo acotado –suficientemente breve-, sin posibilidad de que dicha petición pueda quedar bloqueada indefinidamente. Por ejemplo, el mantenimiento de la estabilidad en el movimiento de las articulaciones del robot exige el muestreo de los sensores de posición con un período definido y corto, y el envío de la acción de control calculada en ese mismo período.

Los lenguajes de programación actuales no verifican estrictamente todos los requisitos detallados, pero existen varios que resultan de utilidad

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