Sommaire

1 Sommaire
2 Objectifs
3 NIRYO NED 1 AVEC PYNIRYO 1
- 3.1 Le Robot
- 3.2 Logiciel

Sommaire

I- Objectifs du semestre

II- Robot Nyrio NED1

III- Traitement d'image et Aphelion

IV- Perspectives

Objectifs

Se familiariser avec le Robot NED 1 et sa bibliothèque PyNiryo en testant plusieurs applications.

Utilisation de la caméra et l'obtention de plusieurs images qui vont nous servir pour le traitement d'image.

Expérimenter le traitement d’image avec le logiciel Aphelion.

Tenter de contrôler le robot à travers le logiciel Aphelion.

NIRYO NED 1 AVEC PYNIRYO 1

Le Robot

Ned est un bras robot collaboratif 6 axes conçu pour l’éducation et la recherche. Ned est conçu pour reproduire tous les mouvements requis dans les utilisations les plus avancées de l’industrie 4.0, avec une précision et une répétabilité de 0.5mm. La structure en aluminium de Ned lui confère une robustesse exemplaire, lui permettant d’accomplir avec fluidité les mouvements nécessaires à vos projets de robotique. Ce robot tire pleinement profit des capacités de la Raspberry Pi 4, avec un processeur 64-bit ARM V8 haute performance, 2Go de RAM, et une connectivité améliorée. Ned est un robot basé sur Ubuntu 18.04 et ROS (Robot Operating System) Melodic, une solution open-source complète conçue pour la robotique. Avec ROS, Ned dispose d’un ensemble de librairies permettant de concevoir des programmes les plus simples aux plus complexes pour répondre à vos besoins de manière flexible.

Les spécifications techniques des outils de Ned

Avec le système Easy Connect, changer d’outil n’a jamais été aussi simple. Il vous suffit de brancher votre outil, de connecter son câble et il est prêt à être utilisé. Ned est fourni avec un Gripper Custom. Ses mors standards peuvent manipuler de petits objets, et si vous possédez une imprimante 3D, vous pouvez créer vos propres mors.

Ned peut également être utilisé avec :

Le Gripper Large qui a la capacité de saisir des objets plus gros tout en gardant la possibilité de se fermer entièrement.
Le Gripper Adaptatif qui permet au robot de saisir des objets non standards avec des formes complexes (ex. un œuf).
La Pompe à vide pour saisir des objets avec des surfaces planes et non poreuses. L’Électroaimant utile pour manipuler de un à plusieurs objets métalliques (ex. vis, boulons…).
L’écosystème de Ned est conçu pour vous permettre de reproduire des cas d’utilisation avancés de l’industrie 4.0

Les spécifications techniques du Gripper Custom

Spécifications techniques de Ned

Interface mécanique

Ned est un bras robot 6 axes collaboratif. Il se compose de six articulations robotisées en aluminium recouvertes de plastique. Ned comprend 7 parties :

Espace de travail - Ned

Logiciel

Ned est un robot basé sur Raspberry, Arduino & ROS. Il utilise ROS afin de créer une interface entre le matériel et les liaisons de haut niveau. Voici sur le schéma suivant un aperçu global du logiciel de Ned afin de comprendre où sont placées chaque partie du logiciel.

PyNiryo est une API TCP créée avec Python, qui permet aux développeurs de créer des programmes robotiques et de contrôler les robots en communiquant à distance par le biais de leurs ordinateurs. Contrairement au Wrapper ROS Python, l’utilisateur ne nécessitera pas d’être connecté au robot par le biais d’un terminal.

Avant de programmer avec la bibliothèque PyNiryo 1, il faut avoir installé le langage de programmation Python sur son ordinateur. La version doit être égale ou supérieure:

2.7 si vous utilisez Python 2
3.6 si vous utilisez Python 3

Après, on vous montre quelque exemple du code avec PyNiryo 1:

Premier code pour tester le fonction de base


from pyniryo import*

#l'adresse 'robot_ip_address' depend de son connection
#avec le robot

#si Connexion ethernet directe: 169.254.200.200
#si Mode Hotspot: 10.10.10.10
#si Simulation ou directement sur le robot: 127.0.0.1
#si l'Ordinateur et robot sont connectés au même routeur: il faut trouver
#l'addresse IP du robot dans le VLAN

robot_ip_address = "10.10.10.10"

#connecter avec le robot et calibrer le
robot = NiryoRobot(robot_ip_address)
robot.calibrate_auto()

#bouger les axes
robot.move_joints(0.2, -0.3, 0.1, 0.0, 0.5, -0.8)

#allumer le mode learning
robot.arm.set_learning_mode(True)

#arrêter le connection TCP
robot.close_connection()

Dans la ligne 1 on importe toutes les fonctions de la bibliothèque ‘pyniryo’.
Dans la ligne 12 on définit l’adresse du robot, qui dépend de notre connexion avec Ned.
Dans la ligne 15 on crée une instance de la classe NiryoRobot avec l’adresse IP correspondante pour avoir l’accès à toutes les fonctions du robot.
Dans la ligne 16 on démarre une calibration automatique des moteurs si les moteurs n’ont pas encore été calibrés.
Dans la ligne 19 on bouge les 6 axes du robot en donnant la position des 6 axes en radians (6 floats)

Il a y aussi le possibilité de bouger les robots avec:

'NiryoRobot.move_pose(x, y, z, roulis, tangage, lacet)’

x,y,z (floats) sont exprimés en mètres et roulis, tangage, lacet (floats) sont exprimés en radians

Dans la ligne 22 on allume ‘learning mode’, qui nous permet de bouger Niryo au main et récupère la position
Dans la ligne 25 on arrête la connexion avec Niryo

Code pour utiliser le gripper

from pyniryo import*

robot_ip_address = "x.x.x.x" # Robot address

# The pick pose
pick_pose = PoseObject(
x=0.25, y=0., z=0.15, roll=-0.0, pitch=1.57, yaw=0.0)

# The Place pose
place_pose = PoseObject(
x=0.0, y=-0.25, z=0.1,
roll=0.0, pitch=1.57, yaw=-1.57)

def pick_n_place_version_2(robot):

    height_offset = 0.05  # Offset according to Z-Axis to go over pick & place poses
    gripper_speed = 400

    pick_pose_high = pick_pose.copy_with_offsets(z_offset=height_offset)
    place_pose_high = place_pose.copy_with_offsets(z_offset=height_offset)

    # Going Over Object
    robot.move_pose(pick_pose_high)
    # Opening Gripper
    robot.open_gripper(gripper_speed)
    # Going to picking place
    robot.move_pose(pick_pose)
    # Closing gripper
    robot.close_gripper(gripper_speed)
    # Raising
    robot.move_pose(pick_pose_high)
    # Going Over Place pose
    robot.move_pose(place_pose_high)
    # Going to Place pose
    robot.move_pose(place_pose)
    # Opening Gripper
    robot.open_gripper(gripper_speed)
    # Raising
    robot.move_pose(place_pose_high)

if __name__ == '__main__':
    # Connect to robot
    client = NiryoRobot(robot_ip_address)
    # Calibrate robot if robot needs calibration
    client.calibrate_auto()
    # Changing tool
    client.update_tool()
    # Commence du fonction pick_n_place
    pick_n_place_version_2(client)
    # Releasing connection
    client.close_connection()

Dans les lignes 5-12 on définit les positions de saisir et déposer
Dans ligne 17 il faut définir la vitesse du mouvement du gripper
Dans les lignes 19-20 on définit les positions un peu dessus des positions de saisir et déposer
Dans les lignes 22-35 on fait le process de se rendre jusqu'à la position de prélèvement avec move_pose, d’avant saisir un objet avec close_gripper, on ouvre le gripper avec open_gripper. Après on se rend à la position de placement et on y place l’objet.
Dans ligne 47 update_tool() est pour équiper un nouvel outil. Cette fonction scannera les connexions au moteur et ajoutera le nouvel outil
Dans ligne 51 on déconnecte alors le robot.

Code pour utiliser l’autre outil

from pyniryo import*

robot = NiryoRobot("10.10.10.10")

robot.calibrate_auto()
robot.update_tool()
# Pour relâcher un objet avec n’importe quel outil, vous pouvez utiliser la fonction
robot.release_with_tool()
robot.move_pose(0.2, -0.1, 0.25, 0.0, 1.57, 0.0)
# Afin d’attraper des objets avec n’importe quel outil, vous pouvez utiliser la fonction
robot.grasp_with_tool()
robot.move_pose(0.2, 0.1, 0.25, 0.0, 1.57, 0.0)
robot.release_with_tool()
robot.close_connection()

Dans ligne 9 pour relâcher un objet avec n’importe quel outil, on peut utiliser la fonction release_with_tool()

Open gripper pour les grippers
Push Air pour la Pompe à Vide
Deactivate pour l’Électroaimant

Dans ligne 13 Afin d’attraper des objets avec n’importe quel outil, on peut utiliser la fonction grasp_with_tool()

Close gripper pour les grippers
Pull Air pour la Pompe à vide
Activate pour l’Électroaimant

Code pour utiliser le gripper

from pyniryo import*
from PIL import Image  # PIL = Pillow Library

#source website https://note.nkmk.me/en/python-numpy-image-processing/
#another source https://www.pluralsight.com/guides/importing-image-data into-numpy-arrays

robot = NiryoRobot("10.10.10.10") #hotspot mode
robot.calibrate_auto()
robot.update_tool()

#getting image
img_compressed = robot.get_img_compressed()
img_array = uncompress_image(img_compressed)

#displaying
show_img_and_wait_close("img_stream", img_array)

#transfers image_array into image file and saves it in the designated path
im_jpg = Image.fromarray(img_array)
img_array.save('~/Desktop/image_niryo.jpg') # ~ = user’s home directory

Dans la ligne 2 on utilise la bibliothèque PIL sauvegarder l’image sur son ordinateur
Dans la ligne 9 on met à jour les outils connectés au robot pour pouvoir utiliser le camera.
Dans la ligne 12 on obtient l’image du flux vidéo dans un format compressé pour éviter de saturer le réseau.
Dans la ligne 13 on décompresse l’image compressé.
Après on affiche l’image et la sauvegarde sur l’ordinateur.

Perspectives

IMA3/IMA4 2021/2023 P9

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