Osijek Cupic Robotika

Osnove robotike

nositelj predmeta: Doc. dr.sc. Robert Cupec

e-mail: robert.cupec@etfos.hr

tel: 031/224 740

mob: 091/224 6019

voditelj vježbi: mr. sc. Emmanuel Karlo Nyarko

Elektrotehnički fakultet Osijek, Zavod za automatiku i procesno računarstvo

Konzultacije: po dogovoru

Način provjere znanja:

– kolokvij laboratorijskih vježbi

– kontrolne zadaće

– domaće zadaće

– pismeni ispit

– usmeni ispit

Elektrotehnički fakultet Osijek, Zavod za automatiku i procesno računarstvo

Tematske cjeline:

1. Uvod

2. Opis prostornih odnosa

3. Direktna kinematika

4. Inverzna kinematika

5. Diferencijalni kinematički model

6. Planiranje trajektorije

7. Dinamički model robotskog manipulatora

8. Upravljanje robotskim manipulatorom

9. Senzori u robotici i robotski vid

10. Modeliranje fleksibilnih proizvodnih sustava Petrievim mrežama

Osnove robotike

Elektrotehnički fakultet Osijek, Zavod za automatiku i procesno računarstvo

Osnovna literatura:

� Z. Kovačić, S. Bogdan, V. Krajči, Osnove robotike, Graphis, Zagreb, 2002.

Dodatna literatura:

� G. Schmidt, Grundlagen intelligenter Roboter, Lehrstuhl für Steuerungs- und

Regelungstechnik, Technische Universität München, 2003.

� J. J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control, third edition, Addison-

Wesley Publishing Company, Inc., 2005.

Osnove robotike

Robotski manipulatori

Uvod

KUKA KR6 MOTOMAN DA10 & DA20

Industrijski Roboti

Uvod

Roboti MOTOMAN poliraju zdjele od nehrđajućeg čelika

Uvod

primjena robota u automobilskoj industriji (slika preuzeta s: www.robot-welding.com)

Industrijski Roboti

Konfiguracije robotskih manipulatora

zglob 3

zglob 4

zglob 1

zglob 2

zglob 5

zglob 6

RRT konfiguracija

Vrste zglobova:

• rotacijski

• translacijski

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

Industrijski robot sa sfernom konfiguracijom L-1000 (Fanuc Ltd.)(slika preuzeta iz: Z. Kovačić, S. Bogdan, V. Krajči, Osnove robotike, Graphis, Zagreb, 2002.)

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

RRT konfiguracija

C3

1

2

6

4

5

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

Industrijski robot tipa SCARA A-520i (Fanuc Ltd.)(slika preuzeta iz: Z. Kovačić, S. Bogdan, V. Krajči, Osnove robotike, Graphis, Zagreb, 2002.)

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

SCARA robot Skilled 504 (Euroimpianti s.p.a.) – TRR konfiguracija(slika preuzeta iz: Z. Kovačić, S. Bogdan, V. Krajči, Osnove robotike, Graphis, Zagreb, 2002.)

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

RRR konfiguracija

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

RTT konfiguracija

1

2

3

6

45

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

TTT konfiguracija

2

3

6

4 5

1

Uvod

Konfiguracije robotskih manipulatora

Industrijski robot s pravokutnom konfiguracijom C-100 (Fanuc Ltd.)(slika preuzeta iz: Z. Kovačić, S. Bogdan, V. Krajči, Osnove robotike, Graphis, Zagreb, 2002.)

Uvod

Završni mehanizam robotskog manipulatora

Različiti oblici završnih mehanizama za poslove paletiranja (Euroimpianti s.p.a.)(slika preuzeta iz: Z. Kovačić, S. Bogdan, V. Krajči, Osnove robotike, Graphis, Zagreb, 2002.)

Uvod

Vrste pogona:

• električni motori (istosmjerni, izmjenični, koračni) – najčešći

• hidraulički pogoni

• pneumatski pogoni

Područja primjene:

• zavarivanje

• rukovanje materijalom

• sastavljanje mehaničkih i elektroničkih dijalova

• bojenje

• strojna obrada

• pakiranje i paletizacija

• kontrola i testiranje

• sortiranje i označavanje

• transport

Uvod

Opis prostornih odnosa

Relativni položaj (pose) dva koordinatna sustava (k.s.):

– pozicija (position)

– orijentacija (orientation)

Kartezijski prostor

(Cartesian space)

– pozicija točke opisana

sa 3 koordinate

– orijentacija tijela opisana

sa 3 veličine

Transformacija koordinata

iz jednog k.s. u drugi:

– translacija

– rotacija

Uvod

Kinematika manipulatora

Kinematika – znanost o kretanju

– bavi se pozicijom, brzinom, ubrzanjem i svim višim derivacijama varijabli pozicije

(s obzirom na vrijeme ili neke druge varijable)

– bavi se svim geometrijskim i vremenskim svojstvima kretanja

– bez razmatranja sila i momenata koji uzrokuju gibanje

Kinematika manipulatora

– analitički opisuje geometriju i kretanje manipulatora u odnosu na neki fiksni

referentni koordinatni sustav

Uvod

Direktna kinematika manipulatora

Problem:

– za zadane kutove θizglobova robota koja je

orijentacija i pozicija alata u odnosu na bazni k.s?

– transformacija prikaza položaja manipulatora iz

prostora zglobova (joint space) u kartezijski

prostor (u odnosu na bazni k.s.)

Uvod

Inverzna kinematika manipulatora

Problem:

– koji su kutovi θizglobova potrebni za

zadanu poziciju alata?

– transformacija prikaza položaja

manipulatora iz kartezijskog prostora u

prostor zglobova

Uvod

Dinamika manipulatora

Dinamika – područje koje se bavi silama koje uzrokuju gibanje

Problem:

– Kako će se gibati manipulator pod djelovanjem sila odnosno momenata

τiu zglobovima manipulatora (joint actuators)

– Te sile/momenti ovise o:

• prostorno-vremenskim svojstvima zadane putanje alata

• masama i momentima inercije članaka

• opterećenju

• trenju u zglobovima

• itd.

Uvod

Planiranje putanje

Problem:

– da bi se manipulator gibao kroz prostor od točke A do točke B mora se

odrediti putanja (trajectory)

– često se putanja zadaje u obliku niza točaka kroz koje manipulator mora

proći na putu od A do B

Uvod

Upravljanje manipulatorom

Pozicijsko upravljanje

– točno slijeđenje putanje

– povratna veza preko

senzora pozicije i brzine

Upravljanje silom dodira

– kada se manipulator slobodno giba u prostoru, primjenjuje se "čisto" pozicijsko

upravljanje

– kada manipulator dodiruje površinu nekakvog objekta (ciljna površina), primjenjuje

se hibridno upravljanje:

• pozicijsko se upravljanje primjenjuje u nekim smjerovima (npr. za upravljanje

položajem manipulatora u ravnini ciljne površine)

• u ostalim smjerovima upravlja silom dodira (npr. u smjeru okomitom na ciljnu

površinu)

– povratna veza preko senzora sile

Uvod