Titelaufnahme

Titel
High-Level Bewegungssteuerung für einen SCARA-Roboter
Weitere Titel
High-Level Movement Control for a SCARA-Robot
AutorInnenZellner, Gerald
GutachterKucera, Gernot ; Korak, Gernot
Erschienen2015
Datum der AbgabeSeptember 2015
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Abstract Syntax Tree / BNF / Interpreter / Inverse Kinematik / Kontextfreie Grammatik / RAPID / Roboter Bewegungssteuerung / Roboter Controller / Token
Schlagwörter (EN)Abstract Syntax Tree / BNF / Interpreter / Inverse Kinematik / Kontextfree Grammar / RAPID / Robot Movement Control / Robot Controller / Token
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Design, der Implementierung und dem Testen einer High-Level Steuerung für die Bedienung eines SCARA-Roboters. Der Roboter wird mit einem vom Benutzer selbst geschriebenem Programm gesteuert. Als Programmiersprache dient eine Teilmenge der Sprache RAPID von ABB, die für diese Arbeit in Form eines Interpreters implementiert wird. Zuerst wird auf die theoretischen Grundlagen, die für die Erstellung eines Interpreters notwendig sind, eingegangen. Dazu gehören Grundlagen der theoretischen Informatik wie die Begriffe Alphabet, Sprache, Wortmenge oder kontextfreie Grammatik. Es wird auch auf die notwendigen Werkzeuge, die zur Verarbeitung eines Programmes notwendig sind, eingegangen.

In weiterer Folge beschäftigt sich die Arbeit mit der praktischen Umsetzung der theoretischen Grundlagen und den vorhandenen Komponenten und wie diese zusammen arbeiten. Der Roboter wird über eine UART-Verbindung mit einem handelsüblichen Windows PC verbunden, auf dem die High-Level Steuerung läuft. Diese wurde als graphische Benutzerschnittstelle (GUI) realisiert und mit dem GUI-Toolkit Qt implementiert. Es wird näher ausgeführt, wie dieses Programm zu bedienen ist und welche Funktionen es zur Verfügung stellt.

Es wird erläutert, wie die Steuerungssoftware intern aufgebaut ist und wie die Bewegungsbefehle des RAPID Programms letztendlich in Achsbewegungen des Roboters umgewandelt werden. Diese Verarbeitung ist notwendig, da der Roboter sich durch Rotationsbewegungen seiner Achsen bewegt, die Angaben im Programm aber in Form von kartesischen Koordinaten vorliegen. Das heißt, dass die Koordinaten mithilfe der inversen Kinematik in Achswinkelstellungen umgerechnet werden müssen. Des Weiteren wird erläutert, wie lineare und kreisförmige Bewegungen realisiert werden.

Zum Abschluss wird auf die Kommunikation zwischen Roboter und PC eingegangen. Es wird dargelegt wie diese auf Hardwareebene und Softwareebene funktioniert und abschließend ein Ausblick auf mögliche Verbesserungen gegeben.

Zusammenfassung (Englisch)

This paper deals with the design and implementation and testing of a high-level control software for controlling a SCARA-robot. The robot is controlled by a program written by the user. The programming language that is used is a subset of the language RAPID by ABB and is implemented as an interpreter. First, the theoretical foundations for creating an interpreter will be explained. These are terms of theoretical computer science like alphabet, language and context free grammar. The necessary tools for processing a program will also be explained.

Furthermore this paper will describe how to put these theoretical concepts into practice. The robot is connected via UART to an ordinary Windows PC which runs the controlling software. This program is realized as a graphical user interface and uses the popular Qt GUI-toolkit. Proper usage of this program and its functionality will be explained in detail.

Following on, this paper will describe how the program is composed and how the movement commands of the RAPID program will be converted into axis movements. This processing is necessary because the robot moves axis wise, but the commands use Cartesian coordinates. This means the coordinates have to be converted into axis angles via inverse kinematics. Additionally, the realization of linear and circular movements will be explained.

Finally, the communication between robot and PC will be discussed, both on a hardware level and on a software level. The last point will be a look at possible improvements.

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