Robotski manipulator Gibanje zgornje lege prijemala

Transkripcija

1 Gibanje zgornje lege prijemala Gibanje od točke do točke (PTP Point to Point)

2 Gibanje zgornje lege prijemala Linearno gibanje (LIN Linear)

3 Gibanje zgornje lege prijemala Krožno gibanje (CIRC Circular)

4 Delovni prostor Pri robotizaciji neke delovne naloge je zelo pomembna študija delovnega prostora. Delovni prostor robotskega manipulatorja predstavljajo vse točke v prostoru, ki jih vrh robota lahko doseže. Delovni prostori se od robota do robota razlikujejo (velikost in oblika) Pri robotizaciji se srečujemo z dvema vrstama nalog: - poznamo robota in moramo določiti njegov delovni prostor ali - poznamo delovni prostor in moramo določiti robota (nakup novega) Za industrijske robote na splošno velja, da bo delovni prostor tem večji, čim večje bodo dimenzije posameznih segmentov in da bo priročni delovni prostor tem večji, čim krajši bo zadnji segment. Priročni prostor prostor v katerem robotski manipulator doseže vsako točko s poljubno orientacijo prijemala (tem večji čim krajši je zadnji segment).

5 Tipični tehnični podatki proizvajalcev Maksimalna obremenitev - masa (kg) - navor (Nm) - vztrajnostni moment (kg m2) - potisk (N) Maksimalna hitrost (mm/s ali /s) Ločljivost gibanja posamezne prostostne stopnje (mm ali ) Ločljivost gibanja vrha manipulatorja Ponovljivost Natančnost

6 Točnost in ponovljivost

7 Kalibracija / umerjanje osi robotskega manipulatorja Ponastavitev inkrementalnih dajalnikov pozicije posameznih osi robotskega manipulatorja ima tovarniško izvedene nastavitve, ki zagotavljajo specificirano natančnost. Ob prvi instalaciji manipulatorja je potrebno obvezno preveriti in popraviti vnose (tovarniški zapis se ponavadi nahaja na hrbtni strani pokrova robotskega manipulatorja) Načini kalibracije (umerjanja): - Programski vnos (ponastavitev tovarniških ali zadnjih uporabnikovih podanih vrednost)

8 Kalibracija / umerjanje osi robotskega manipulatorja - Metoda končne lege robotske roke (mechanical stopper)

9 Kalibracija / umerjanje osi robotskega manipulatorja - Metoda umirjanja s pomočjo kalibrirne palice

10 Kalibracija / umerjanje osi robotskega manipulatorja - Metoda umirjanja z uporabo oznak (ABS)

11 Vzdrževanje Plan pregledov je časovno opredeljen (vsakih 500 delovnih ur) Dnevni pregledi: - pričvrščenost vijakov - tesnost (madeži maziva) - razpoke v strukturi - nenavadne vibracije in zvoki ob delovanju - kontrola kabelskih povezav (med kontrolerjem in robotskim manipulatorjem) 3-m Periodični pregledi - ustrezna napetost jermenic 6-m Periodični pregledi - obraba jermenic in zamenjava po potrebi 12-m Periodični pregledi - menjava akumulatorskih backup baterij - test ponovljivosti - kontrola delovanja zavor 36-m Periodični pregledi - mazanje reduktorskih sklopov osi

12 Vzdrževanje Redna obnova robotskega manipulatorja ur menjava sklopov robotske roke ur menjava krmilnika

13 Robotske roke - tipi Osi dveh sosednjih sklepov robotske roke sta lahko bodisi vzporedni ali pravokotni. Ker ima roka tri prostostne stopnje, imamo na voljo 36 različnih robotski rok, med njimi pa je le 12 zares matematično različnih. V praktičnih izvedbah pa najdemo le 5 različnih rok: - antropomorfna robotska roka - sferična robotska roka - SCARA robotska roka - cilindrična robotska roka - kartezična robotska roka

14 Kartezična robotska roka Najpreprostejša izvedba (lažje krmiljenje) 3 translacijski sklepi (vse osi med seboj pravokotne) Visoka točnost, prenos težkih bremen (stropna oblika) Pomik vseh osi hkrati linearni pomik

15 Kartezična robotska roka Delovni prostor je kvader

16 Kartezična robotska roka Kinematika x = k y = r z = h k r Inverzna kinematika h k = x r = y h = z

17 Cilindrična robotska roka Ena rotacijska in dve translacijski prostostni stopnji. Os drugega sklepa je vzporedna s prvo osjo, os tretjega sklepa pa je pravokotna na drugo. Večji delovni prostor kot kartezična r.r. Pick and Place operacije Rotacijski sklep zmanjšuje ponovljivost in natančnost v primerjavi s kart. r.r.

18 Cilindrična robotska roka Kinematika x = r cos φ y = r sin φ z = h Inverzna kinematika r = x 2 + y 2 φ = arctan y x z = h

19 Sferična (polarna) robotska roka Dve rotacijski in ena translacijska prostostna stopnja. Os drugega sklepa je pravokotna na prvo os, os tretjega sklepa pa pravokotna na drugo os. Delovni prostor, ki ga lahko doseže vrh manipulatorja, je podoben krogli Večji delovni prostor kot kartezična in cilindrična r.r. Preprostejša zasnova, dvigovanje težkih bremen Primerna kjer ni potreben velik vertikalni pomik

20 Sferična (polarna) robotska roka Kinematika r = r sin θ x = r sin θ cos φ y = r sin θ sin φ z = a + r cos θ Inverzna kinematika r = x 2 + y 2 + z a 2 φ = arctan y x θ = arctan x 2 +y 2 z a

21 SCARA robotska roka Selective Compliant Articulated Robot for Assembly Namenjen predvsem procesom montaže Dva sklepa sta rotacijska in en translacijski. Osi vseh treh sklepov so vzporedne Delovni prostor SCARA robota je podoben valju

22 SCARA robotska roka Kinematika x = a cos φ 1 + b cos φ 1 + φ 2 y = a sin φ 1 + b sin φ 1 + φ 2 z = h Inverzna kinematika h = z φ 2 = + arccos x2 + y 2 a 2 b 2 2ab φ 1 = arctan y x arctan b sin φ 2 a + b cos φ 2

23 Antropomorfna robotska roka Najpogostejša izvedba 3 rotacijski sklepi (druga os je pravokotna na prvo in tretja os vzporedna z drugo) Število notranjih spremenljivk je enako številu prostostnih stopenj robotskega mehanizma in tudi številu sklepov robota.

24 Antropomorfna robotska roka Kinematika c, = a sin θ 1 + b sin θ 1 + θ 2 x = c, cos φ y = c, sin φ z = H + a cos θ 1 + b cos θ 1 + θ 2 Inverzna kinematika φ = arctan y x θ 2 = + arccos x2 + y 2 + z H 2 a 2 b 2 2ab θ 1 = π 2 arctan z H x 2 + y 2 + arccos a + b cos θ 2 a 2 + b 2 + 2ab cos θ 2

25 Naloga 1 Podjetje ima v lasti SCARA model (IX-NNN2515) robotskega manipulatorja, proizvajalca IAI. V podjetju želijo uporabiti obstoječi manipulator za novi proizvodni proces. Pri tem bo potrebno uporabiti novo prijemalo teže 500g. Izdelek, ki ga bi moral manipulator obdelovati je pravokotna plošča dimenzij 200mm x 450mm x 3mm. Manipulator mora izvrtati 3 luknje, katerih pozicija je prikazana na sliki. Ali je glede na specifikacije robotski manipulator možno uporabiti za to nalogo? Na kakšni maksimalni višini od izhodiščnega k.s. SCARA manipulatorja lahko postavimo ploščo, da bo še možno izvesti proces? 30mm 100mm 30mm 225mm 200mm 100mm base coordinate system y x 450mm

26 Naloga 1

27 Naloga 1

28 Naloga 1

29 Naloga 1

30 Naloga 2 Antropomorfna robotska roka ima nalogo prenašati izdelek iz točke A v točko B. Kolikšne so notranje koordinate oz. za koliko se notranje koordinate spremenijo pri pomiku iz točke A v točko B? H = 50cm a = b = 100cm A 60,60,40 cm B 80, 80,50 cm

31 Robotski sestav Vprašanja 1.) Robotski sestav osnovne komponente (5) ter funkcionalna razlaga 2.) - osnovne komponente (5) ter funkcionalna razlaga 3.) Definicija prijemala 4.) Definicija zapestja 5.) Prostostne stopnje (opis) 6.) Naloga robotske roke ter zapestja 7.) Redundantnost robotskega manipulatorja 8.) Razlaga direktne in inverzne kinematike 9.) Koordinatni sistemi robotskega manipulatorja 10.) Gibanje lege prijemala (razlaga delovanja robotskega manipulatorja ob delovni hitrosti gibanje med točkami) 11.) Delovni prostor definicija 12.) Tipični tehnični podatki proizvajalca 13.) Razloži pojma točnosti in ponovljivosti robotskega manipulatorja 14.) Kdaj in zakaj potrebujemo kalibracijo robotskega manipulatorja 15.) Vzdrževalni cikel robotskega manipulatorja

32 Robotski sestav Vprašanja 16.) Glede na kaj so definirane robotske roke? 17.) Naštej tipe robotskih rok 18.) Opis kartezične robotske roke (delovni prostor, sestav in orientacija sklepov) 19.) Opis cilindrične robotske roke (delovni prostor, sestav in orientacija sklepov) 20.) Opis polarne robotske roke (delovni prostor, sestav in orientacija sklepov) 21.) Opis SCARA robotske roke (delovni prostor, sestav in orientacija sklepov) 22.) Opis antropomorfne robotske roke (delovni prostor, sestav in orientacija sklepov)