Lenguajes de programación
- 1. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN PROBLEMÁTICA DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DE ROBOTS El lenguaje es el medio que utiliza el hombre para comunicarse con la máquina, de manera que una gran parte del éxito en el rendimiento y productividad del robot radica en su buena programabilidad, fundamentada en el empleo de un lenguaje adecuado. Aunque se han desarrollado, hasta el momento, numerosos lenguajes de programación para robots, se tiene la impresión de que aún no ha aparecido el ideal que. Destacando sobre los demás, cumpla la mayor parte de los requisitos para ser considerado de buena calidad. Las dos causas principales de la existencia de esta amplia gama de lenguajes inadecuados han sido: 1. Cada lenguaje se ha diseñado tomando, como base, a un robot concreto del mercado. Este hecho anula, en gran medida, la universalidad y la posibilidad de emplearlo en modelos diferentes. 2. Otros lenguajes se dirigen a una aplicación específica (ensamblaje, pintura, etc.), lo que restringe, notoriamente, su uso para tareas diferentes. La realización de un lenguaje válido para cualquier robot y aplicación, que reúna, además, las prestaciones necesarias para la elaboración de un software óptimo, es un de las metas actuales de los equipos de investigación. TÉCNICAS GENERALES DE PROGRAMACIÓN EN LA ROBÓTICA Para la organización del "software" relacionado con los robots, se han mantenido dos líneas tradicionales: Programación explícita del sistema El operador es el responsable de las acciones de control y de las instrucciones adecuadas que !as implementan. .
- 2. Modelación del mundo exterior Basándose en una amplia descripción de la tarea y del entorno, es el propio sistema el que lleva a cabo la toma de ciertas decisiones. En el presente, la más utilizada en la industria, es la programación explícita, existiendo dos técnicas fundamentales: A) Programación gestual. B) Programación textual. En la programación gestual o directa, muy extendida en los robots industriales, el operador guía al brazo, directamente, a través del camino que ha de seguir en su trabajo de aplicación. Posteriormente, el sistema repetirá dicho camino cíclicamente. La programación textual consiste en la confección de un programa de instrucciones o sentencias, con las que las acciones del brazo manipulador se definen y regulan. En un principio, la programación y su lenguaje van a ser totalmente dependientes del tipo de descripción del trabajo que el robot debe realizar, existiendo, en este aspecto, los niveles siguientes: 1. Nivel de control del elemento motriz o accionador que gobierna el movimiento de cada articulación del brazo. 2. Nivel de control del elemento final de trabajo, es decir, la garra, pinza o herramienta. 3. Nivel del objeto sobre el que el sistema opera. 4. Nivel de la tarea que el robot realiza. En los diferentes apartados que hay en la programación gestual y textual, se utilizan los cuatro niveles de descripción, que son determinantes de importantes características del lenguaje que las soporte.
- 3. PROGRAMACIÓN GESTUAL O DIRECTA En este tipo de programación, el propio brazo manipulador interviene en el trazado del camino y en las acciones a desarrollar en la tarea de la aplicación. Esta característica determina, inexcusablemente, la programación "on-Iine". La programación gestual se subdivide en dos clases: ~ Programación por aprendizaje directo. ~ Programación mediante un dispositivo de enseñanza. En el aprendizaje directo, el punto final del brazo se traslada con ayuda de un dispositivo especial colocado en su muñeca, o utilizando un brazo maestro o maniquí, sobre el que se efectúan los desplazamientos que, tras ser memorizados, serán repetidos por el manipulador. La técnica del aprendizaje directo se utiliza, extensamente, en labores de pintura. El operario conduce la muñeca del manipulador o del brazo maestro, determinando los tramos a recorrer y aquellos en los que la pistola debe expulsar una cierta cantidad de pintura. Con esta programación, los operarios sin conocimientos de "software", pero con experiencia en el trabajo a desarrollar, pueden preparar los programas eficazmente. La programación por aprendizaje directo tiene pocas posibilidades de edición, ya que, para generar una trayectoria continua, es preciso almacenar o definir una gran cantidad de puntos, cuya reducción origina discontinuidades. El "software" se organiza, aquí, en forma de intérprete. La programación, usando un dispositivo de enseñanza, consiste en determinar las acciones y movimientos del brazo manipulador, a través de un elemento especial para este cometido. En este caso, las operaciones ordenadas se sincronizan para conformar el programa de trabajo. El dispositivo de enseñanza suele estar constituido por botones, teclas, pulsadores, luces indicadoras. Ejes giratorios o "joystick".
- 4. Dependiendo del algoritmo de control que se utilice, el robot pasa por los puntos finales de la trayectoria enseñada. Hay que tener en cuenta que los dispositivos de enseñanza modernos no sólo permiten controlar los movimientos de las articulaciones del manipulador, sino que pueden, también, generar funciones auxiliares, como: Selección de velocidades. Generación de retardos. Señalización del estado de los sensores. Borrado y modificación de los puntos de trabajo. Funciones especiales. PROGRAMACIÓN TEXTUAL EXPLICITA El programa queda constituido por un texto de instrucciones o sentencias, cuya .confección no requiere de la intervención del robot; es decir, se efectúan "off-line". Con este tipo de programación, el operador no define, prácticamente. las acciones del brazo manipulador, sino que se calculan, en el programa. mediante el empleo de las instrucciones textuales adecuadas. En una aplicación tal como el ensamblaje de piezas, en la que se requiere una gran precisión. los posicionamientos seleccionados mediante la programación gestual no son suficientes, debiendo ser sustituidos por cálculos más perfectos y por una comunicación con el entorno que rodea al sistema. En la programación textual. La posibilidad de edición es total. El robot debe intervenir, sólo, en la puesta a punto final. Según las características del lenguaje, pueden confeccionarse programas de trabajo complejos, con inclusión de saltos condicionales, empleo de bases de datos, posibilidad de creación de módulos operativos intercambiables, capacidad de adaptación a las condiciones del mundo exterior, etc. Dentro de la programación textual, existen dos grandes grupos, de características netamente diferentes, a saber: l. Programación textual explícita. 2. Programación textual especificativa (no se detalla). En la programación textual explícita, el programa consta de una serie de órdenes o instrucciones concretas, que van definiendo con rigor las operaciones necesarias para
- 5. !levar a cabo la aplicación. Se puede decir que la programación explícita engloba a los lenguajes que definen los movimientos punto a punto. similares a los de la programación gestual, pero bajo la forma de un lenguaje formal. Con este tipo de programación, la labor del tratamiento de las situaciones anormales, colisiones, etc. queda a cargo del programador. Dentro de la programación explícita, hay dos niveles: 1. Nivel de movimiento elemental Comprende los lenguajes dirigidos a controlar los movimientos del brazo manipulador. Existen dos tipos: a) Articular, cuando el lenguaje se dirige al control de los movimientos de las diversas articulaciones del brazo. b) Cartesiano, cuando el lenguaje define los movimientos relacionados con el sistema de manufactura, es decir, los del punto final de trabajo (TCP). Los lenguajes del tipo cartesiano utilizan transformaciones homogéneas. Este hecho confiere "portabilidad" al programa, independizando a la programación del modelo particular del robot, puesto que un programa confeccionado para uno, en coordenadas cartesianas, puede utilizarse en otro, con diferentes coordenadas, mediante el sistema de transformación correspondiente. Son lenguajes que se parecen al BASIC sin poseer una unidad formal y careciendo de estructuras a nivel de datos y de control. Por el contrario, los lenguajes del tipo articular indican los incrementos angulares de las articulaciones. Aunque esta acción es bastante simple para motores de paso a paso y corriente continua, al no tener referencia general de la posición de las articulaciones con relación al entorno, es difícil relacionar al sistema con piezas móviles, obstáculos, cámaras de TV, etc. 2. Nivel estructurado Intenta introducir relaciones entre el objeto y el sistema del robot, para lo que los lenguajes se desarrollan sobre una estructura formal.
- 6. Se puede decir que los lenguajes correspondientes a este tipo de programación adoptan la filosofía del PASCAL. Describen objetos y transformaciones con objetos, disponiendo, muchos de ellos, de una estructura de datos arborescente. El uso de lenguajes con programación explícita estructurada aumenta la comprensión del programa, reduce el tiempo de edición y simplifica las acciones encaminadas a la consecución de tareas determinadas. En los lenguajes estructurados, es típico el empleo de las transformaciones de coordenadas, que exigen un cierto nivel de conocimientos. Por este motivo dichos lenguajes no son populares hoy día.