3 (44 _ 56 Str) Robotika - Radni Prostor

JU UNIVERZITET U TUZLI

MAINSKI FAKULTET TUZLA

AUTOMATIKA I ROBOTIKAIZVOD IZ PREDAVANJA

Dr.sc. ari Bahrudin, docent

Dr.sc. ari Bahrudin

Autorizovana predavanja



Geometrija radnog prostora Na osnovu definicije minimalne konfiguracije robota mogue je odrediti i njegov manipulacioni prostor. Manipulacioni prostor je skup taaka u koji robot moe dovesti prihvatnicu (centar prihvata, vrh alata i drugo), odnosno obaviti radni zadatak, kako je prikazano na slici 3.1. Izvan manipulacionog prostora robot ne moe obavljati zadane zadatke.

Slika 3.1. Radni i manipulacioni prostor robota1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 44.



Radni prostor ine samo one take manipulacionog prostora koje robot moe dostii uz proizvoljnu orijentaciju. Drugim rijeima, radni prostor je prostor u kojem je mogu zahvat iz svih smjerova, dok u preostalom manipulacionom prostoru je mogue izvesti zahvat samo pod odreenim uglom. Radni i manipulacioni prostor su odreeni kinematskom strukturom i geometrijom kinematskih parova robota, te ogranienjem postavljenim na pojedine stepene slobode kretanja pojedinog zgloba. To znai da e o tipu i broju zglobova, zatim duini lanaka, postojeim fizikim ogranienjima, a koja su neposredno povezana s konkretnom graom i izgledom robota, zavisiti i veliina radnog prostora. S obzirom da ose prva tri zgloba robota odreuju poloaj runog zgloba, a ose preostala tri zgloba odreuju orijentaciju alata, to i tipovi zglobova upotrijebljenih za prve tri ose odreuju i geometriju radnog prostora robota. Kolizijskim prostorom se naziva onaj dio manipulacionog i radnog prostora koji pripada grupi od dva ili vie robota i u kojem moe doi do sudara (kolizije). Radni prostor moe biti ureen ili neureen. Za radni prostor se smatra da je ureen, ako je propisan poloaj i orijentacija izratka te ako nema prepreka u radnom prostoru. to je radni prostor ureeniji, to su zahtjevi na nivo inteligencije robota nii.1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 45.



Kombinirajui meusobno rotacijske (R) i translacijske (T) zglobove za prve tri ose odreuju se i slijedee konfiguracije robota:

TTT

TTR

TRT

RTT

TRR -

RTR

RRT

RRR

pravougaona ili TTT, cilindrina ili RTT, sferna ili RRT, rotacijska ili RRR, robot tipa SCARA- RTR, TRR ili RRT strukture.1Autorizovana predavanja Strana 46.

Dr.sc. ari Bahrudin



Odreeni primjeri manipulacionih prostora za karakteristine prikazani na slijedeim slikama.

strukture

robota su

Na slici 3.2. prikazana su dva tipa robota - konzolni i portalni, sa pravougaonom (engl. Cartesiari) konfiguracijom, ili - TTT, kod kog je radni prostor u obliku prizme.

Slika 3.2. Prikaz manipulacionog prostora ruke robota TTT Ako se prvi zglob kod pravougaone konfiguracije robota zamijeni rotacijskim zglobom, tada se dobija robot cilindrine (engl. cylindrical) konfiguracije (RTT), na slici 3.3.a1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 47.



Ako se prvi zglob kod pravougaone konfiguracije robota zamijeni rotacijskim zglobom, tada se dobija robot cilindrine (engl. cylindrical) konfiguracije (RTT), na slici 3.3.a Radni prostor takvog robota je zbog ogranienosti translatomog kretanja jednak zapremini izmeu dva vertikalna koncentrina plata valjaka. Roboti ovakve konfiguracije se koriste za opsluivanje alatnih maina.

a) b) Slika 3.3. Prikaz razliitih manipulacionih prostora: a) robot RTT konfiguracije b) robot RRT konfiguracije Zamijeni li se drugi zglob cilindrine konfiguracije robota sa rotacijskim zglobom dobiva se robot sferne (engl. spherical) konfiguracije (RRT), prikazan na slici 3.3.b.1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 48.



Radni prostor tog tipa robota je, u sluaju da postoji ogranienje translatornog kretanja, zapremina izmeu dvije koncentrine sfere. U sluaju da postoji ogranienje svih kretanja, radni prostor je dio zapremine izmeu dvije koncentrine sfere. Roboti ovakve strukture imaju veliku fleksibilnost u pristupu odreenoj lokaciji i primjenjuju se za takasto zavarivanje i za opsluivanje.

a) robot RRR strukture b) robot tipa SCARA Slika 3.4. Prikaz manipulacionog prostora Na slici 3.4.a je prikaz robota rotacijske konfiguracije (RRR) kod koje su sva tri zgloba rotaciona. Ova konfiguracija se jo naziva revolutna, laktasta, antropomorfha ili zglobna. Kod ove vrste robota radni prostor je kugla i to za sluaj da ne postoje ogranienja rotacijskih kretanja.1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 49.



Kada postoje ogranienja u kretanju, radni prostor je dio kugle sloenog oblika iji je presjek sa strane najee u obliku polumjeseca.

Robot tipa SCARA (engl.Selected Compliance Assemblv Robot Arm) ima osobine zglobnih i cilindrinih robota, oznaka njegove strukture je RRR-R i sve rotacije mu se nalaze u horizontalnoj ravni (sl.3.4.b).

a) robot RRR strukture

b) robot tipa SCARA

Slika 3.4. Prikaz manipulacionog prostora

1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 50.



Uz ove tipine konfiguracije robota u primjeni su i roboti nekonvencionalne strukture. Primjer takvog tipa robota je dat na slici 3.5.

a) robot tipa Spine

b) robot konfiguracije klatna

Slika 3.5. Prikaz manipulacionog prostora Slika 3.5.a daje prikaz robota tipa Spine ija je ruka sasvim gipka (podsjea na surlu slona) i radni prostor mu je efikasno iskoriten. Bilo kojoj taki sferoidnog manipulacionog prostora moe se prii iz bilo kojeg smjera, pa ak i sa stranje strane, te je pogodan za rad na teko pristupanim mjestima (npr. bojenje unutranjosti autokaroserija). Drugi tip robota prikazan na slici 3.5.b je konfiguracije klatna iji je radni prostor u obliku potkovice. Ovaj tip robota, koji se moe montirati i na zid, je mogue koristiti za radove na mjestima gdje se uobiajene robotske konfiguracije ne mogu upotrebljavati.1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 51.



Uz ove tipine konfiguracije robota u primjeni su i roboti nekonvencionalne strukture. Primjer takvog tipa robota je dat na slici 3.5.

a) robot tipa Spine

b) robot konfiguracije klatna

Slika 3.5. Prikaz manipulacionog prostora Slika 3.5.a daje prikaz robota tipa Spine ija je ruka sasvim gipka (podsjea na surlu slona) i radni prostor mu je efikasno iskoriten. Bilo kojoj taki sferoidnog manipulacionog prostora moe se prii iz bilo kojeg smjera, pa ak i sa stranje strane, te je pogodan za rad na teko pristupanim mjestima (npr. bojenje unutranjosti autokaroserija). Drugi tip robota prikazan na slici 3.5.b je konfiguracije klatna iji je radni prostor u obliku potkovice. Ovaj tip robota, koji se moe montirati i na zid, je mogue koristiti za radove na mjestima gdje se uobiajene robotske konfiguracije ne mogu upotrebljavati.1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 51.



U slijedeoj tabeli prikazane su tipine minimalne konfiguracije robota prema ISO 9506-3.

1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 52.



Veliinu radnog prostora robota je mogue priblino odrediti pomou dohvata i hoda. Horizontalan dohvat je maksimalna udaljenost koju runi zglob moe dosegnuti. Mjeri se od vertikalne ose oko koje robot rotira. Horizontalan hod predstavlja ukupnu udaljenost od vertikalne ose po kojoj se runi zglob moe kretati. Razlika izmeu horizontalnog dohvata i hoda je minimalna udaljenost runog zgloba od glavne vertikalne ose. S obzirom da je ta veliina pozitivna, tada je dohvat uvijek vei ili jednak hodu. Na slici 3.6. je dat prikaz dohvata i hoda jednog cilindrinog robota. Sa prikazane slike se vidi daje horizontalan dohvat robota cilindrine konfiguracije poluprenik vanjskog plata valjka radnog prostora, a da je horizontalan hod razlika poluprenika vanjskog i unutranjeg valjka.1Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 53.

Slika 3.6. Dohvat i hod cilindrinog robota



Vertikalan dohvat robota predstavlja maksimalnu udaljenost runog zgloba robota od baze. Vertikalan hod robota je ukupna vertikalna udaljenost po kojoj se runi zglob moe kretati i manji je ili jednak vertikalnom dohvatu. Vertikalni dohvat cilindrinog robota e biti vei od njegovog vertikalnog hoda ako se pomou ogranienja u kretanju drugom osom runom zglobu ne dopusti doticanje granice radnog prostora. Kod rotacijskih robota dohvat je esto jednak hodu, na osnovu ega je njihov radni prostor pun. Na slijedeim slikama prikazani su primjeri manipulacionih prostora za razliite vrste industrijskih robota.

Slika 3.7. Ravanski prikaz manipulacionog prostora robota PUMA 500Dr.sc. ari Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 54.



Slika 3.8. Ravanski prikaz manipulacionog prostora robota MANUTEC r3

Dr.sc. ari Bahrudin


Strana 55.



Slika 3.9. Ravanski prikaz manipulacionog prostora robota KUKA IR 161/15.0

Dr.sc. ari Bahrudin


Strana 56.

Documents

3 (44 _ 56 Str) Robotika - Radni Prostor