Upload
sukey
View
49
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Katedra elektrotechniky a automatizace Technická fakulta, ČZU v Praze Miloslav Linda Michal Růžička Vladislav Bezouška. Roboty a manipulátory Řízení robotů. Situace pracoviště. Co se rozumí pod pojmem ŘÍZENÍ ROBOTU ?. - Řada funkcí: řídící, obslužné, zobrazovací, kontrolní, paměťové,. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Katedra elektrotechniky a automatizace
Technická fakulta, ČZU v Praze
Miloslav LindaMichal Růžička
Vladislav Bezouška
Roboty a manipulátory
Řízení robotů
Situace pracoviště
Co se rozumí pod pojmem ŘÍZENÍ ROBOTU ?
- Řada funkcí: řídící, obslužné, zobrazovací, kontrolní, paměťové,..
ZPŮSOBY ŘÍZENÍ
1)Ruční a automatické2)Programové řízení z hlediska činnosti
3)Adaptivní
RUČNÍ – Operátor je součástí řetězce:
ODMĚŘOVÁNÍ ŘÍZENÍ AKČNÍ ČLEN ROBOT
Funkční celky řízení robotu
[Obrázek převzat z literatury č.3]
AUTOMATICKÉ – není třeba operátor
Hydraulický teleoperátor
Technické parametry typu THT - 500:
- Nosnost ramene 500 kg
- dosah ramene max. 6 m
- stacionární, mobilní, závěsný
- pohon elektrohydraulický
PROGRAMOVÉ – pracuje podle pevně zadaného programu
ADAPTIVNÍ – řídící veličina se mění nepředvídatelně v čase, řízení probíhá výběrem optimaNapř.: korekce dráhy - min. odchylka programové dráhy od skutečné dráhy (svařování ve švech)
Adaptivní řízení
ON-LINE OFF-LINEKamerové snímání
Taktilní snímačPracovní
úkonna ostro
Přepočetdráhy
Zkušebníověřenídráhy
1)Bod-po-bodu (PTP)2)Spojité řízení (CP) z hlediska řízení
pohybuPTP – pohyb začíná i končí ve všech osách současně
- rychlost je omezena osou která má nevětší změnu dráhy (úhlu)- interpolace se provádí pro osy ne pro nástroj- preferuje co nejkratší čas přemístění
Příklad: planarní kinematikaŘízení PTPSvařování po přímce rovnoběžnés osou Y – začátek (0,75;0) konec (0,75;0,6)
[Obrázek převzat z literatury č.1]
[Obrázek převzat z literatury č.4]
1) Obsluha naklíčuje 7 bodů
2) Obsluha stanoví rychlosti v kloubech robotu r = 2,1mm/s; = 0,750 /s
3) Nastane pohyb v obou kloubech. Kloub který dosáhne konce jako první se zastaví a počká na pomalejší kloub.
[Obrázek převzat z literatury č.4]
Výsledný pohyb
[Ob
ráze
k p
řevz
at z
lit
erat
ury
č.4
]
CP – Lineární nebo kruhová interpolace vzhledem k nástroji- spline interpolace- orientace nástroje
[Obrázky převzaty z literatury č.1]
Dynamické a kinematické řízeníDynamické – řídící jednotka pracuje s diferenciální rovnicí pohybu
Kinematické – řídící veličiny jsou počítána ze zadané dráhy a rychlosti
[Obrázek převzat z literatury č.3]
Souřadnicový systém
- definuje pozici a postavení
kinematické struktury
- definován pro kinematickou
strukturu a pracovní prostor
Souřadnicový systém definován pro kloubová spojení definován úhlovými přírůstky
Souřadnicový systém- definován osami x, y, z a úhlovými přírůstky w, p, r
Souřadnicový systém
Pohyb robota
Linear – pohyb po přímce mezi dvěma body
Circular – pohyb po kružnici dané třemi body
Joint – libovolný pohyb mezi dvěma body
Polohový servomechanismus
Informační toky při řízení
[Obrázek převzat z literatury č.1]
Problémy řízení pohybuZaoblení dráhy – časové zpoždění regulačních smyček
Zaoblení může být i žádoucí a je uměle dopočítáváno – plynulost pohybu robotu.
Nejednoznačnost pozice
[Obrázky převzaty z literatury č.1]
Situace -0o – nežádoucí poloha
- 4 a 6 osa jsou souběžně k výsledné pozici, tj. existuje nekonečně mnoho vzájemných poloh pro dosažení výsledné pozice
- ŘS obvykle snižuje rychlost
[Obrázek převzat z literatury č.1]
ŘÍDÍCÍ SYSTÉMY ROBOTŮ
POHONY
I/O LOGIKA
ŘÍZENÍ POH.
REGULACEPOHONU
ŘÍDÍCÍ JED.
TECHNOLOGIE
MULTIPROCESOROVÝ SYSTÉM
PROGRAMOVÁNÍ
Ukázka řízení montáže- - řídící jednotka robotu: napájí motory jednotlivých os; obsahuje SW, řídící
ruční panel, operátorský panel, rozhraní
Popis řídícího systému základní deska - obsahuje mikroprocesor, jeho periferní obvody, paměť a řídicí obvod
obslužného panelu; hlavní CPU řídí polohu servo mechanismu tištěný obvod se vstupem/výstupem - pro aplikace zahrnující procesní vstup/výstup se
poskytují různé typy tištěných obvodů jednotka nouzového zastavení a jednotka MCC - tato jednotka ovládá systém nouzového
zastavení jak elektromagnetického stykače, tak servo zesilovače napájecí jednotka - konvertuje střídavý proud na různé stupně stejnosměrného proudu tištěný obvod zadní propojovací desky - na zadní propojovací desce s tištěnými obvody
jsou umístěny různé řídicí tištěné obvody výuková jednotka - veškeré operace zahrnující programování robota se provádějí pomocí
této jednotky; stav řízení a jeho data se zobrazují na LCD displeji na jednotce servo zesilovač - řídí servomotor, signál impulsního kódování, ovládání brzdy, přeběh a
ohyb ramene obslužný panel - tlačítka a světelné diody na obslužném panelu se používají pro spouštění
robota a dále indikují, v jakém se nachází stavu; panel je vybaven portem a USB rozhraním pro sériové rozhraní pro externí zařízení a rozhraním pro připojení paměťové karty pro zálohování dat; ovládá rovněž řídicí obvod nouzového zastavení
transformátor - přiváděné napětí konvertuje transformátor na střídavé napětí, které potřebuje řízení
jednotka ventilátoru, tepelný výměník - tyto součásti ochlazují vnitřní část řízení jistič - pro případ poruchy elektrického systému rekuperační rezistor - pro eliminaci protisměrného elektromotorického napětí ze
servomotoru připojte k servo zesilovači rekuperační rezistor
Řídící systém Fanuc - R-J3iC
pohled do skříně obsahující řídící systém
Řídící systém Fanuc - R-J3iC
řídící systém obsahující kartu zpracování obrazu
připojení
kamerového systému
Koncepce ŘS TR 4006 ASEA Brown Boveri
PARAMETRY:Max. 6 osTeach-in20bodu/slakovny
[Obrázek převzat z literatury č.4]
Tec
hn
ické
usp
ořá
dán
í Ř
S S
IRO
TE
C A
CR
20
[Ob
ráze
k p
řevz
at z
lit
erat
ury
č.4
]
IRS 711 NUMERIK
PARAMETRY:Max. 8 osInkrement odměř.160I/96O
[Ob
ráze
k p
řevz
at z
lit
erat
ury
č.4
]
Instrukce Pohybové: zajišťují pohyb do cílového bodu v rámci operačního prostoru Dodatečné pohybové: zajišťují dodatečné (speciální) polohování Instrukce umisťují data do registrů Instrukce umisťují data o poloze do registrů Vstupně výstupní: posílají či přijímají data z nebo do periferií Čekací: pozdrží vykonání programu do doby splnění podmínky Volací: vyvolávají podprogram Ukončující program Komentáře Ostatní
Propojení systémů
Senzorické vybavení robotu
Zahrnuje systém pro identifikaci vnějších informací, stavu pracovního prostředí a systémy pro interakci robotu s prostředím
Dotykové senzory – pro identifikaci styku s objektem (tenzometrické, pneumatické, mikrospínače atd.)
Bezdotykové senzory – pro identifikaci poloh, char. znaků identifikace (indukční, ultrazvukové, laserové atd.)
Senzorické vybavení robotu
Senzory pro identifikaci sil a momentů – jsou zpravidla umístěny v pracovní, technologické hlavici robota (pracují např. na principu deformace těles, změn magnetických odporů atd.) akcelerometry, gyroskopy
Senzory pro snímání fyzikálních veličin – teplota, vlhkost, průtok, tlak atd.
Robotizované pracoviště
Je účelové seskupení výrobních zařízení a průmyslového robota, které koná manipulační nebo technologické operace daného výrobního procesu (pracoviště pro odporové svařování)
Robotizovaný komplex
Je soubor dvou nebo více robotizovaných pracovišť a prostředků automatizované mezioperační manipulace, realizující návazné technologické operace
Klasifikační znaky průmyslových robotů a manipulátorů
Výrobní obor Druh
Manipulační, univerzální, technologický, speciální
Kinematika Kartézský, cylindrický, sférický, angulární, SCARA
Manipulační hmotnost Do 1 kg, 10 kg, 30 kg, 60 kg, 200 kg, 500 kg, 1000 kg
a nad 1000 kg
Druh pohonu Elektromechanický, pneumatický, hydraulický,
elektrický, kombinovaný
Klasifikační znaky průmyslových robotů a manipulátorů
Řízení pohybu Bodové, spojité, bodové a spojité
Konstrukční provedení Stojanové, konzolové, portálové, kompaktní Kombinované a modulární
Systémy ochran u robotizovaných pracovišť
Důležitá je znalost jednotlivých komponentů pracoviště, realizované technologie, včetně nutného předpokládaného pohybu obsluhy
Systémy, které zabraňují vstupu operátora na pracoviště nebo zastavují automatickou činnost
Jednoduché zábrany vstupu, plošné zábrany vstupu, zábrany vstupu s blokovací funkcí
Mezi bezpečnostní opatření patří
Konstrukční uspořádání ovládacích elementů
Použití vhodných vnějších bezpečnostních a ochranných zařízení
Použití diagnostického systému za účelem omezení účinků poruch
Použití vysoce spolehlivých bezpečnostních obvodů a prvků pro všechny systémy
Struktura automatizovaných systémů
Subsystém technologických prostředků Jeho funkcí je změna geometrických,
mechanických, fyzikálních, chemických vlastností objektů
Výrobní stroje a zařízení, přípravky, nářadí, nástroje
Zpracování v systému technologickými operacemi
Struktura automatizovaných systémů
Subsystém mezioperační manipulace a skladování Realizace transportu materiálu,
polotovarů, výrobků, nástrojů, přípravků, pomocných materiálů, odpadu
Jeřáby, podvěsné dopravníky, podlahové dopravníky, transportní vozíky, palety, dopravníky
Struktura automatizovaných systémů
Subsystém operační manipulace Realizace automatické manipulace s
jednotlivými objekty technologického procesu
Průmyslové manipulátory, zařízení pro manipulaci a orientaci objektů, podavače, obraceče, překladače
Struktura automatizovaných systémů
Subsystém zdrojů a rozvodu energie Funkcí je zajištění energie, její
transformace a rozvod pro jednotlivé subsystémy
Rozvod elektrické energie, zdroj a rozvody stačeného vzduchu a tlakové kapaliny
Struktura automatizovaných systémů
Subsystém měření a kontroly Funkcí je sledování průběhu činnosti
jednotlivých subsystémů a průběhu technologického procesu
Snímače, čidla funkčních prvků, aktivní měření průběhů, kvalita technologického procesu
Struktura automatizovaných systémů
Subsystém řízení Funkcí je shromažďování, přenos,
zpracování informací ve vztahu na zajištění dílčích funkcí
Řídicí systémy, řídicí počítače, interface
[1] Schmid D. a kol.: Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku. Europa Sobotáles, Praha, 2005
[2] Talácko J., Matička R.: Konstrukce průmyslových robotů a manipulátorů. ČVUT, 1995
[3] Chvála B., Nedbal J., Dunay G.: Automatizace. SNTL/ALFA, Praha, 1985
[4] Šolc F., Žalud L.: Robotika. VUT. Brno, 2002
[5] Fanuc Robotics Czech s.r.o., Czech Republic: firemní materiály, 2006
[6] Sciavicco, L., Siciliano, B.: Modelling and Control of Robot Manipulators. University of Naples, Italy, 1996, ISBN 0-07-057217-8
[7] Spong, M., Hutchinson, S., Vidyasagar, M.: Robot Modelling and Control. 2006, ISBN-10 0-471-64990-2
LITERATURA