Definición y Calibrado del TCP en Robots Colaborativos AUBO

Guía: Definición y Calibrado del TCP en Robots Colaborativos AUBO

En el mundo de los cobots, la precisión de posicionamiento y la seguridad de las funciones de supervisión de esfuerzo dependen directamente de una correcta definición de las propiedades de la herramienta. A diferencia de otros fabricantes industriales tradicionales, el entorno del software de AUBO Robotics (AuboScope / ARCS / AUBO PE) divide el proceso de definición de herramienta en dos bloques diferenciados pero interconectados: Cinemática y Dinámica.

En esta guía paso a paso aprenderás a referenciar la herramienta de tu cobot AUBO (modelos i3, i5, i10, i16, i20) con total precisión, abarcando desde el método directo por puntos de aproximación hasta la entrada directa de datos CAD y la parametrización de cargas.

1. Estructura del Sistema de Coordenadas de Herramienta en AUBO

Todo cobot AUBO toma como punto de origen de medición el sistema cartesiano físico del centro de la brida de acoplamiento (flange_center), situado al final del sexto eje.

Para registrar una nueva herramienta activa en el controlador, la interfaz se compone de tres pestañas principales dentro del menú Settings (Ajustes) --> Robot --> Tool Calibration (Calibración de Herramienta):

1. Kinematics Calibrate (Cinemática): Establece las dimensiones geométricas del TCP (Tool Center Point) y su rotación angular respecto a la brida.
2. Dynamics Calibrate (Dinámica): Establece los parámetros físicos de masa/peso y la ubicación espacial del centro de gravedad.
3. Tool Calibrate (Ensamblado y Registro): Permite vincular un perfil cinemático y un perfil dinámico bajo un mismo nombre de herramienta y darlo de alta en el sistema.

2. Calibración Cinemática (Kinematics Calibrate)

La calibración cinemática calcula la transformación geométrica (X, Y, Z, R_x, R_y, R_z) entre el punto flange_center y el extremo operativo de la herramienta.

Existen dos procedimientos para completar este apartado: Calibración por Guiado (Puntos de Aproximación) y Entrada Manual de Parámetros.

Método A: Calibración por Guiado de Puntos (Waypoints)

1. Cálculo de Posición (X, Y, Z): Método de los 4 Puntos

Para determinar las coordenadas del TCP en el espacio cartesiano se requieren como mínimo 4 posiciones (waypoints):

1. Destapa la punta de referencia fija rígida de la celda.
2. Accede a Settings --> Robot --> Tool Calibration --> Kinematics Calibrate.
3. Selecciona la pestaña de calibración de posición.
4. Lleva manualmente (usando la función de Free Drive o el movimiento por ejes de la Teach Pendant) el extremo de la herramienta a tocar con exactitud la punta de referencia fija. Memoriza la posición como Waypoint 1.
5. Cambia significativamente la orientación del brazo (reorientando la muñeca en al menos 30º - 45º en diferentes planos) y vuelve a aproximar el extremo a la punta fija. Guardar como Waypoint 2, Waypoint 3 y Waypoint 4.

💡 Nota Técnica: Las 4 aproximaciones deben tener orientaciones bien diferenciadas entre sí. Si los cuatro puntos se memorizan con ángulos muy parecidos, la esfera de cálculo resultante tendrá un margen de error geométrico elevado.

2. Cálculo de Orientación (R_x, R_y, R_z): Método de los 2 Puntos

Si la herramienta requiere un sistema de coordenadas de trabajo reorientado respecto a los ejes estándar de la brida de acoplamiento:

1. Selecciona la calibración de orientación en Kinematics Calibrate.
2. El sistema requerirá definir 2 waypoints:
   • Punto de Origen: Situado en el TCP previamente calculado.
   • Punto de Dirección: Desplaza el cobot linealmente a lo largo de la dirección deseada del eje de referencia sin cambiar la orientación de la herramienta, memorizando el segundo punto.

Método B: Entrada Manual por Cotas CAD

Si la herramienta instalada ha sido diseñada en un programa de modelado 3D (SolidWorks, Inventor, CATIA), puedes introducir directamente los valores nominales en la interfaz sin necesidad de tocar puntos en físico:

1. Selecciona la pestaña Kinematics Calibrate.
2. Desactiva la casilla de calibración guiada e introduce directamente las cotas referidas al flange_center:
   • Desplazamiento cartesiano: X, Y, Z expresados en milímetros (mm).
   • Rotación angular: R_x, R_y, R_z expresados en grados (deg).
3. Asigna un nombre al conjunto cinemático (ejemplo: Kin_Pinza_CAD).

3. Calibración Dinámica (Dynamics Calibrate)

En los cobots AUBO, la definición dinámica es crítica y obligatoria. Dado que el sistema monitoriza en tiempo real los par devuelto por cada articulación para la función de detección de colisiones (Protective Stop), un peso mal configurado provocará falsos disparos de seguridad o comportamientos inestables.

Parámetros a Configurar:

1. Payload (Masa / Carga Útil): Es la suma del peso propio de la herramienta (kg) más la masa de la pieza a manipular si se aplica durante la trayectoria.
2. Center of Gravity (Centro de Gravedad - CoG): Distancia cartesiana (CoG_x, CoG_y, CoG_z) en milímetros (mm) desde el flange_center hasta el centro de masas de la herramienta.

4. Ensamblado y Alta de la Herramienta (Tool Calibrate)

Una vez completadas la cinemática y la dinámica, debes consolidar ambos componentes en una única variable de herramienta:

1. Ve a la primera pestaña: Tool Calibrate.
2. En el desplegable Kinematic Name, selecciona la cinemática calculada o introducida (ejemplo: Kin_Pinza_CAD o el resultado de los 4 puntos).
3. En el desplegable Dynamic Name, selecciona el perfil dinámico correspondiente.
4. Escribe el nombre final de la herramienta en el campo Tool Name (ejemplo: T_Pinza_Gripper).
5. Pulsa el botón Add para registrar la herramienta en la memoria del sistema.

5. Validación de Precisión y Comprobación en Planta

Antes de comenzar a programar waypoints de trabajo, es fundamental validar que el cálculo del TCP sea correcto.

1. Lectura de Errores Numéricos

Al finalizar la toma de los 4 puntos, el software muestra la pantalla Kinematics Result.

• Revisa que los valores que se muestran en la tabla son correctos.

2. Prueba Práctica de Reorientación en Pantalla (Rotate around TCP)

1. Selecciona la herramienta recién creada en el menú de control manual.
2. Cambia el modo de movimiento de la Teach Pendant de Base / Flange a Tool.
3. Activa la función de movimiento en Reorientación / Rotate.
4. Coloca el extremo del TCP tocando la punta de referencia fija.
5. Mueve los mandos de rotación (R_x, R_y, R_z).

Resultado correcto: La punta de la herramienta debe mantenerse inmóvil sobre el punto de referencia mientras el brazo robot se mueve y gira a su alrededor.

6. Conclusión y Comunidad Onedoor

Dominar el proceso de calibración de herramientas en cobots AUBO nos permite aprovechar al máximo la sensibilidad de sus algoritmos de colisión y garantizar trayectorias repetibles en aplicaciones como soldadura, atornillado o paletizado.

💬 ¡Queremos saber tu opinión!

• ¿Has trabajado anteriormente con el software AuboScope / ARCS de AUBO?
• ¿Utilizas el método de los 4 puntos a pie de planta o prefieres cargar los valores cinemáticos desde el archivo CAD de diseño?

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