Difference between revisions of "VRML Preparation for Robot Simulation/fr"

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|}
 
|}
  
The csv file is then:
+
Le fichier '''csv''' est :
  
 
  a  , alpha, d  , theta, rotDir, maxAngle, minAngle, AxisVelocity
 
  a  , alpha, d  , theta, rotDir, maxAngle, minAngle, AxisVelocity

Revision as of 19:27, 12 May 2014

Ce tutoriel explique comment utiliser FreeCAD et le Workbench Simulation Robot pour simuler les mouvements de robots sur 6 axes.
Le tutoriel se concentre sur la création du fichier VRML utilisé pour la visualisation. La base du fichier VRML est un modèle FreeCAD. La version de FreeCAD utilisée est 0.11.4252ppa1 sur Ubuntu 32 bits.

Ouvrir un fichier, ou en créer un avec FreeCAD

Le tutoriel est basé sur un fichier-STEP d'un Stäubli TX40, vous pouvez télécharger le fichier fichier TX40-HB.stp, la méthode, devrait également s'appliquer à un modèle entièrement réalisé dans FreeCAD, cependant, je n'ai pas encore eu le temps de vérifier ce point.
Après l'ouverture du fichier, vous devriez obtenir ceci :

Staeubli step import.png

On notera que pour l'importation, le robot est composé de 8 formes, directement sur la racine de l'arbre du document.
La structure du fichier VRML exporté peut changer si des groupes sont utilisés. Les formes sont commandées à partir de la base de l'outil.
La dernière forme contient les axes de rotation de tous les axes du robot.
Le nom de forme de corrélation, le nom de la pièce est donné (pour l'instant (Mars 2011) par FreeCAD, FreeCAD n'importe pas encore les noms inclus dans les fichiers STEP) :

FreeCAD name STEP name
TX40_HB HORIZONTAL BASE CABLE OUTLET
TX40_HB001 SHOULDER
TX40_HB002 ARM
TX40_HB003 ELBOW
TX40_HB004 FOREARM
TX40_HB005 WRIST
TX40_HB006 TOOL FLANGE
TX40_HB007 ?

Pour cette importation, changez le "Mode d'affichage" de chaque forme, à l'exception TX40_HB007, de "lisser" les lignes en "Ombrage" pour l'exportation VRML pour faire bonne figure. J'ai aussi changé les couleurs de [245, 196, 0] et [204, 204, 204] afin de mieux correspondre au jaune Stäubli.
Masquer TX40_HB007 car il contient les axes de tous les joints et ne peut pas être démonté.

Mesure des caractéristiques géométriques

Afin de construire la table Denavit-Hartenberg (voir 6-Axis_Robot ) et de préparer le fichier VRML, que vous avez besoin pour obtenir des caractéristiques du Robot. Pour l'instant, l'outil de mesure de FreeCAD n'est pas prêt, vous pouvez utiliser les axes inclus dans TX40_HB007 (les coordonnées sont indiquées en bas à gauche lorsque vous pointez un objet avec la souris) ou vous devez utiliser la console Python pour obtenir des informations sur la forme géométrique.
Notez que, le DH-tableau n'est nécessaire que si vous avez besoin d'utiliser la cinématique inverse, c'est à dire obtenir les coordonnées cartésiennes ou de commander le robot en coordonnées cartésiennes.
La DH-table pour ce robot est le suivant (mm, degrés et deg/s) :

i d θ r α θmin θmax Axis velocity
1 320 q1 0 -90 -180 180 555
2 35 q2 - 90 225 0 -125 125 475
3 0 q3 + 90 0 90 -138 138 585
4 225 q4 0 -90 -270 270 1035
5 0 q5 0 90 -120 133.5 1135
6 65 q6 0 0 -270 270 1575

Le fichier csv est :

a  , alpha, d  , theta, rotDir, maxAngle, minAngle, AxisVelocity
0  ,   -90, 320,     0,      1,      180,     -180, 555
225,     0,  35,   -90,      1,      125,     -125, 475
0  ,    90,   0,    90,      1,      138,     -138, 585
0  ,   -90, 225,     0,      1,      270,     -270, 1035
0  ,    90,   0,     0,      1,    133.5,     -120, 1135
0  ,     0,  65,     0,      1,      270,     -270, 1575

Export to vrml

Export the document to a vrml file. The structure of the vrml file is the following:

 #VRML V2.0 utf8
 
 
 Group {
   children 
     Group {
       children [ 
         Group {
         …
 
         },
           
         Group {
         …
 
         },
           
         Group {
         …
 
         },
           
         Group {
         …
 
         },
           
         Group {
         …
 
         },
           
         Group {
         …
 
         },
           
         Group {
         …
 
         },
           
         Group {
         …
 
         } ]
 
     }
 
 }

You can notice that we have 8 independent groups corresponding to the 8 shapes.

Preparation of the vrml file

All shapes in the vrml file are expressed in the base frame, independently from each other. For the Robot Simulation Workbench, we need to create a structure where a movement of a shape induces a movement of all shapes situated afterwards in the structure. The placement of the shapes will be relative to the preceding shape, so we need to include some translations from the absolute reference system to the relative one. The translations are described in the following picture:

Staeubli important points.png

With

A=(0, 0, 168)
B=(0, 107.8, 320)
C=(0, 104.15, 545)
D=(0, 35, 601)
E=(0, 35, 770)
F=(0, 35, 835).

Let's take the example of axis 4 between ELBOW and FOREARM, situated at D=(xd, yd, zd). The anchor for the FreeCAD axis is

 "DEF FREECAD_AXIS4 Transform { rotation 0 1 0 0 children ["

This corresponds to a rotation about the y-axis. In the CAD model, the rotation is about the z-axis. Thus, we need to a rotation about the x-axis of before the FreeCAD axis definition and of after it. Also, a translation of (-xd, -yd, -zd) is needed just before the Group corresponding to the definition of FOREARM to express it in the relative reference frame centered at D. This means that a translation of (xd, yd, zd) must be inserted before the first rotation. At the end, the vrml-file from the definition of ELBOW to the definition of FOREARM looks like this:

       # ELBOW
       Group {
         … here comes the unmodified definition of ELBOW
   
       },
         
       Transform {
         translation 0 35 601
         rotation 1 0 0 1.5707963
         children
           DEF FREECAD_AXIS4 Transform { rotation 0 1 0 0 children
             Transform {
               rotation 1 0 0 -1.5707963
               children
                 Transform {
                   translation 0 -35 -601
                   children [
       # FOREARM  
       Group {
         ... here comes the unmodified definition of FOREARM
   
       },

At the end of the document, the appropriate closing brackets must be inserted: “ ]}}}},” for each of the 6 axes. Eventually, the document looks like this (I don't know if I can link the file here because of copyrights):

 #VRML V2.0 utf8
   
   
 Group {
   children
   Group {
     children [ 
       # HORIZONTAL BASE CABLE OUTLET 
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of HORIZONTAL BASE CABLE OUTLET
    
       },
         
       Transform {
         translation 0 0 168
         rotation 1 0 0 1.5707963
         children
           DEF FREECAD_AXIS1 Transform { rotation 0 1 0 0 children
             Transform {
               rotation 1 0 0 -1.5707963
               children
                 Transform {
                   translation 0 0 -168
                   children [
       # SHOULDER
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of SHOULDER 
   
       },
         
       Transform {
         translation 0 107.8 320
         #rotation 0 0 1 0
         children
           DEF FREECAD_AXIS2 Transform { rotation 0 1 0 0 children
             Transform {
               #rotation 0 0 1 0
               children
                 Transform {
                   translation 0 -107.8 -320
                   children [
       # ARM  
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of ARM 
   
       },
         
       Transform {
         translation 0 104.15 545
         #rotation 0 0 1 0
         children
           DEF FREECAD_AXIS3 Transform { rotation 0 1 0 0 children
             Transform {
               #rotation 0 0 1 0
               children
                 Transform {
                   translation 0 -104.15 -545
                   children [
       # ELBOW
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of ELBOW
   
       },
         
       Transform {
         translation 0 35 601
         rotation 1 0 0 1.5707963
         children
           DEF FREECAD_AXIS4 Transform { rotation 0 1 0 0 children
             Transform {
               rotation 1 0 0 -1.5707963
               children
                 Transform {
                   translation 0 -35 -601
                   children [
       # FOREARM  
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of FOREARM
   
       },
         
       Transform {
         translation 0 35 770
         #rotation 0 0 1 0
         children
           DEF FREECAD_AXIS5 Transform { rotation 0 1 0 0 children
             Transform {
               #rotation 0 0 1 0
               children
                 Transform {
                   translation 0 -35 -770
                   children [
       # WRIST
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of WRIST
   
       },
         
       Transform {
         translation 0 35 835
         rotation 1 0 0 1.5707963
         children
           DEF FREECAD_AXIS6 Transform { rotation 0 1 0 0 children
             Transform {
               rotation 1 0 0 -1.5707963
               children
                 Transform {
                   translation 0 -35 -835
                   children [
       # TOOL FLANGE
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of TOOL FRAME
   
       },
         
       Group {
           ... here comes the unmodified definition of TX40_HB007
   
       } # "]" was deleted from this line
     ]}}}},
     ]}}}},
     ]}}}},
     ]}}}},
     ]}}}},
     ]}}}},
     ] # this is the "]" deleted from the line above
   }
 }

Here is a patch to obtain the vrml file suitable for robot simulation:

 7a8
 >         # HORIZONTAL BASE CABLE OUTLET 
 95968a95970,95981
 >         Transform {
 >           translation 0 0 168
 >           rotation 1 0 0 1.5707963
 >           children
 >             DEF FREECAD_AXIS1 Transform { rotation 0 1 0 0 children
 >               Transform {
 >                 rotation 1 0 0 -1.5707963
 >                 children
 >                   Transform {
 >                     translation 0 0 -168
 >                     children [
 >         # SHOULDER
 128428a128442,128453
 >         Transform {
 >           translation 0 107.8 320
 >           #rotation 0 0 1 0
 >           children
 >             DEF FREECAD_AXIS2 Transform { rotation 0 1 0 0 children
 >               Transform {
 >                 #rotation 0 0 1 0
 >                 children
 >                   Transform {
 >                     translation 0 -107.8 -320
 >                     children [
 >         # ARM  
 206503a206529,206540
 >         Transform {
 >           translation 0 104.15 545
 >           #rotation 0 0 1 0
 >           children
 >             DEF FREECAD_AXIS3 Transform { rotation 0 1 0 0 children
 >               Transform {
 >                 #rotation 0 0 1 0
 >                 children
 >                   Transform {
 >                     translation 0 -104.15 -545
 >                     children [
 >         # ELBOW
 267111a267149,267160
 >         Transform {
 >           translation 0 35 601
 >           rotation 1 0 0 1.5707963
 >           children
 >             DEF FREECAD_AXIS4 Transform { rotation 0 1 0 0 children
 >               Transform {
 >                 rotation 1 0 0 -1.5707963
 >                 children
 >                   Transform {
 >                     translation 0 -35 -601
 >                     children [
 >         # FOREARM  
 417854a417904,417915
 >         Transform {
 >           translation 0 35 770
 >           #rotation 0 0 1 0
 >           children
 >             DEF FREECAD_AXIS5 Transform { rotation 0 1 0 0 children
 >               Transform {
 >                 #rotation 0 0 1 0
 >                 children
 >                   Transform {
 >                     translation 0 -35 -770
 >                     children [
 >         # WRIST
 422053a422115,422126
 >         Transform {
 >           translation 0 35 835
 >           rotation 1 0 0 1.5707963
 >           children
 >             DEF FREECAD_AXIS6 Transform { rotation 0 1 0 0 children
 >               Transform {
 >                 rotation 1 0 0 -1.5707963
 >                 children
 >                   Transform {
 >                     translation 0 -35 -835
 >                     children [
 >         # TOOL FLANGE
 435627c435700,435707
 <         } ]
 ---
 >         } 
 >       ]}}}},
 >       ]}}}},
 >       ]}}}},
 >       ]}}}},
 >       ]}}}},
 >       ]}}}},
 >       ]
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