Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 1
RobotitPekka Ritamäki
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 2
JohdantoEsityksessä kerrotaan roboteista ja niiden sovelluksista. Miten niitä tehdään, käytetään ja miten niillä kilpaillaan. Esityksessä keskitytään vain omaan kokemukseen roboteista. Oma kokemus : Algol/Elliot803 1963 ohjelmointikurssit Tampereen Yliopistossa, radioinsinööri 1972,Teleste, Hewlett PackardBöblingen, Rohde&Schwartz Munchen, Nokia Kondensaattoritehdas, Fastems, Probyte,SRY, OH1ZH 1963,OH3GDO, OH3NE
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 3
AiheetMikä on robotti?Missä robotteja käytetään? Pannukakkurobotti PiirilevypesurobottiJuotosrobottiYhden tunnin robottiSuomen robottiyhdistysMiten roboteilla kilpaillaanVoinko minä tehdä robotin?Suomen ensimmäinen robottitehdas
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 4
Mikä on robotti?Robotti tekee tuottavaa työtäKun robotti valmistetaan, ei tiedetämitä työtä se tulee tekemäänKun tämä työ loppuu, robotti voidaan muuttaa ja ohjelmoida tekemään uutta työtäRobotille ei ole virallista määritelmää. Hupilaitteitakin kutsutaan roboteiksi.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 5
Missä robotteja käytetään?
Robotteja pyritään käyttämään sellaisissa paikoissa missä työ on yksitoikkoista, toistuvaa, mutta helppoa.Elintarviketuotannossa lajitellaan, pakataan paljon samanlaisia tuotteita joka päivä suuria määriä. Kenen työpaikalla on käytössärobotteja?
Tässä robotissa on 7 akselia eli itsenäistäliikesuuntaa
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 6
Kuka tekee robotteja?Robotteja käytettään kaikkialla teollisuudessa, mutta uudestaan käytettäviä robotteja tekee vain harva valmistaja. Fanuc, ABB, Kuka, Unimation, Hitachi ja Yaskawa, Motoman.Robotit luokitellaan akselien lukumäärän, kuorman painon ja lisävarusteiden mukaan. Scara, cartesian, portaali-robotit liittyvät robottien liikeratojen toimintaan.Useimmat kuluttajatuotteet voidaan ostaa edullisesti koska ne on tehty roboteilla. Kuvassa Geggo-robotti joka kulkee lasipinnoilla erityisten mikrotarraimien avulla. Se on MIT:n kehittämäbiorobotti.Esitetty Tampereella 2010
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 7
ABB IRB1600 robotti
RB 1600 0.05mm tarkkuus
1.45m etäisyys
6-8kg 1m/s
6 akselia
Taustalla robottien teho-ohjaimet ja tietokoneet
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 8
IRB340 – IRB360 Flexpicker nopea poimintarobotti
1m toimintaetäisyys
nopeus 10m/s
1-3kg kuorma
5 akselia
Riippuva rakenne
0.1mm tarkkuus
paino 145kg
tehonkulutus 400V 7.2kVA
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 9
Mistä robotit on tehty?Tarvitaan:Moottoreita, teho-ohjaimia, paikoitusantureita, paikkalaskurit Pisteohjaus, liikeohjaus, 3D-ohjaus,monitori, projektinohjaus, IO-liitännät, TCP/IP-liitännät,RS485 väylät, teholähteet, laakerit, rungot, kamerat, kuljettimetUseita PC tasoisia tietokoneita, paljon sulautettuja prosessoreita ja yksi pöytäPC.Tärkein: ohjelmat joka tietokoneeseen.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 10
PannukakkulinjaAtria Nurmossa tekee 500000 pannukakkua päivässä. Osastolla on kuitenkin vain 5-10 henkeävalvomassa toimintoja. Työt tekee automaatit ja robotit. Paistouunit, jäähdytyshuone, kameratunnistus, lajittelu, pinoaminen, pakkauksen tekeminen, tuotannon raportointi. Haluisiko joku tehdä tätä 24 tuntia päivästä toiseen kovalla vauhdilla ilman taukoja? Kuluttaja hyötyy, saa edullista hyvääruokaa.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 11
Ohukaisia pinotaan robottiryhmillä
Edessä on kamera ja sen ympärillävalot. Kamera ottaa kuvia, ohjelma etsii tuotteet ja mittaa massakeskipisteet
Kuljettimet liikkuvat eri suuntiin. Robotit liikkuvat 10m/s. Ihmissilmä ei pysy perässä
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 12
Tämä 400 g tuote on tärkeä tuote AtrialleVeriohukaiset
Porkkanaohukaiset
Pinaattiohukaiset
Tavalliset ohukaiset
Ruotsin, Tanskan, Norjan, Venäjän mallit.
Valmistus 500000 kpl vuorokausi
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 13
Konenäkötekniikka robottien apuna
Pannukakkujen tunnistus tehdään konenäöllä. Kameralla luetaan 1*1m alue, 1m etäisyydeltä. Tunnistetaan massakeskipiste, muoto ja väri
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 14
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 15
Pannukakkujen poimintaPannukakkujen poiminta tapahtuu imuilmalla toimivalla suuttimella. Tuotteet siirretään vastakkaiseen suuntaan liikkuvaan kuljettimeen ja pinotaan pakkausta varten
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 16
Yksi ohjelma hoitaa kaikkia robotteja, kameroita, kuljettimia, punnitusta, grafiikkaa ja tuotannon valvontaa
Liitännät
Kamerat: TCPIP
Robotit: TCP/UDP
Kuljettimet: RS485/Modbus
Vaaka: RS232/ASCII
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 17
Robotit työskentelevät yhdessä jakamalla työtä
Robotteja Atrialla on 5 *IRB340 ja yksi IRB1600 yhdessälinjassa. Linjoja on useita.Viisi robottia pinoaa, yksi siirtää pinoja pakkauskoneellePakkauksia tehdään viiden ryhmissä. Punnitaan ja säädetään pinoja
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 18
Pannukakkulinjassa on sähköuuneja, jäähdytyshuone, kuljettimia, kamera, pinoamisrobotit, pakkausrobotti, punnitus, tietokoneita, ohjelma joka määrää mitätuotteille tehdään
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 19
Kuljettimelle pannukakut tulevat sekaisin
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 20
Robotin ohjauksien liitännät
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 21
Robottien, kameran, kuljettimien, vaa’an yhteistoiminta yhdistetään yhdelläohjelmalla. Kameran tunnistamat hyvät tuotteet ohjataan robotin avulla pinoihin. Vaa’asta tulevat painotiedot säätävät pinoja.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 22
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 23
Robotin käynnistämisessätehdään suuri joukko tarkistuksia. Vikalogi kertoo mahdolliset puutteet laitteissa
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 24
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 25
Robotin toiminta alkaa yhden pisteen servo-ohjauksesta
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 26
Pannukakut ovat massatuotantoa, mutta lihaleikkeleet tuovat rahaa
Atrilla tulee mullit sisään ja kauppiaspakkaukset ulos. Pakkauksissa ei saa olla vajaita rasioita, eikä tietysti tyhjiä rasioita. Kun tuotetyyppiä vaihdetaan pakkauskoneet pestään ja tyhjiä ja puolityhjiä tuotteita syntyy solkenaan. Ne pitää poistaa 100%:sti, mutta miten? Kamera ei näe päältä eikä alta.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 27
Lihaleikkeleet toimitetaan pyöreissä rasioissa, jossa on nelikulmainen kansi
Rasian suunnittelija on ollut täysi tollo
Hän ei ole ajatellut yhtään valmistusta!
Etukansi on tehty jakolaskulla kauppias laatikon mittojen mukaan. Pakkauksessa ei saa olla yhtään millimetrin virhettä.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 28
Flexpicker pyörittäärasiat oikeaan asentoonFlexpicker ottaa kaksi
rasiaa kerralla kyytiin 2*400g rasiaa ja IRB1400 ottaa 12 kpl kerralla kauppiaslaatikkoon.
Moduuleja on 4 rinnakkain ja 4 kameraa. Kaikkia ohjataan yhdelläohjelmalla
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 29
Rasiat pyörivät tuotannossa, mutta ne pitää pakata suorakulmaisesti
Kun tuotantoa vaihdetaan, rasiat ovat tyhjiä tai puolityhjiä laitepesun takia ( hygienia). Näitä tuotteita ei saa mennä kauppiaille
Kamera ei näe rasian läpi. Ongelma: vajaiden tuotteiden kohdistaminen konenäkö-ohjelmiin.
Oikealla kauppiaslaatikot putoavat hallitusti alapäin
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 30
Äitien tekemää ruokaa ei ole enää näkynyt mainoksissa, miksi? Saarioisillakin,
Valkeakosken tehtailla, pakataan karjalanpiirakoita nykyään ohjelmilla ja roboteilla. Pakkauslinjan kamera tunnistaa piirakat ja syöttääne järjestyksessäolemassa olevalle pakkauskoneelle
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 31
Miten robotteja ohjelmoidaan?Liikkeet voidaan opettaa piste pisteeltäopetuslaitteella tai ohjelmoida ohjelmointikielellä. Se on Pascal tapaista kieltä lausekieltäGraafisella ikkunalla yhdistetään toiminnatKamerasta tuleva kuva aloittaa toiminnat
•Ladder Diagram (LD)
•Function Block Diagram (FBD)
•Sequential Function Chart (SFC)
•Instruction List (IL)
•Structured Text (ST)
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 32
Ultraäänipesukonerobotti Kyrelille 1986
Pesukoneessa on kolme syvää allasta. Esipesu, pesu ja huuhteluallasPesukoneen vieressä työntekijä odottaa kellon kanssa koko päivän ja noin viiden minuutin välein siirtelee koreja joissa on piirilevyjä. Työ on yksinkertaista ja tylsää. Se on sopivaa työtä robotille.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 33
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 34
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 35
Kondensaattorien juotosrobotti,1984, tekee 25 ihmisen työn. Toinen, nopeampi juotosrobotti tekee tuotteita joka 15 s
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 36
Onko robotti hyvä vai huono asia?
Vain automaatio on antanut ihmisille paremman elämän. Kreikkalaiset olivat hyviä filosofeja, mutta raskaat työt tekivät siellä orjat. Niitä saatiin sodilla. Haluaisitko olla orja? Robotit antavat ihmiselle edullisempia tuotteita pienemmällä kustannuksilla. Jos me emme käytä robotteja, tuotanto siirtyy muualle. Muut ottavat automatiikan hyödyt itselleen.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 37
Suomen RobottiyhdistysOhjelmoinnista, hardwarerakennuksesta, kiinnostuneitten yhdistysPerustettu 1999 Järjestää robottikilpailuja, viikonloppuretkiäEi jäsenmaksuja, vain etuja Kotisivut http://robotti.wikidot.com
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 38
Jämi Fly In tapahtuma heinäkuussa joka vuosi
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 39
Vuoden 2007 kilpailijat Kauko Sahi, Pekka Ritamäki Markus Johansson ja Henrik Palonen
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 40
Yhden tunnin robotti
Yhden tunnin robotin pystyy tekemään tunnissa
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 41
Tunnin robotti kehitettiin 1999 kun Robottiyhdistys oli nuoriOhjeet on tarkoitettu nuorille robottiharrastajalle, joka haluaa tehdä robotin, mutta ohjelmointi, mekaniikka ja elektroniikkataidoteivät ole vielä kehittyneet tarpeeksi oikea robotin tekemiseen.Tunnin robotin pystyy tekemään tunnissa, kun osat ovat etsittynä.Mitä tunnin robotti tekee?- liikkuu lattialla- väistelee esineitä- hakee reitin sokkelosta ulosMissä on tämän robotin äly?- Laitteen mekaanisessa suunnittelussa- Moottorin liitäntä lattiaan ei vaadi vaihteistoa- Epätasapainossa oleva runko on laiteen etu, se vaihtaa suuntaa tarvittaessa.Normaalisti epätasapaino huonontaa laitteen toimintaa, tässä se on toiminnan oleellinen osa.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 42
Sähköisesti Tunnin Robotti on äärimmäisen yksinkertainen
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 43
Laturina voidaan käyttää myös LM317 virtageneraattoria
Lisäyksiä äänet:
Mikrokytkin +summeri+ elko
Puhepiirit,
LED valot jne
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 44
Vuoden 2006 SM OFF-road robottikilpailu
Ensimmäiset kilpailut noin 4 kk kilpailun perustamisen jälkeen
Kuvassa Hammer 1 robotti selvitti ainoana tehtävän 2006 eli voittaja
Kuvan Batman luulee itse ohjaavansa autoa
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 45
Jämi Fly in 2006
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 46
Teho-ohjain toimii 2*100A FET PWM:llä ja suunnan vaihto releillä30A pääteaste
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 47
Mark Mover 1 muistuttaa Mars Roveria
Robotissa on 12 moottoria ja nivelet, jotka jousta epätasaisessa maastossa
Vuonna 2006 laite oli vieläpuolivalmis
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 48
Pienempiä sisätiloihin sopivia robotteja
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 49
Jämi Fly in 2010
Taustalla Jämin rinnemaastoa
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 50
Jämi Fly in on loistava tapahtuma, tässä menossa vuosi 2009
Autogiro ja muita itse tehtyjä koneita
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 51
Hammer 2 on uudistettu robotti Hammer 2 on etupyörän hammastanko-ohjaus ja takapyörien erillismoottoriohjaus
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 52
Nopeusservo vaatii takaisinkytkennän, PID-säädön ja PWM-teho-ohjauksen. Kiihdytyksessä laite lisäänopeutta lineaarisesti.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 53
Etupyörien ohjaus toimii paikkaservon avulla. Takaisinkytkentä PID-säätö on kohtuullisen helppo tehdä ohjelman ja elektroniikan kannalta. Mekaniikka osien työstäminen vaatii monenlaisia koneita.
Edessä on vihreäpiirilevy on pääprosessorin asumus. PIC18F252 mittaa viíttäanturia, ohjaa sarjaliikennesanomilla pyörän nopeuksia ja asentoa, mittaa paikkaa
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 54
Robottikilpailu.jpg
Anturien mittaus ADC-muuntimilla. Anturitilojen tulkinta. Käynnistys Tilakoneen päivitys Tilakoneen antamat tehtävät eri moottoreilleSanomien muodostus ja lähetys peräkkäinAikamittauksia vaativat tehtävät lasketaan keskeytyksissä. Samoin sarjaliikennekomentojen tulkinta (GPS) Virhetiloista selviämiset. Signaalin kadotusrutiinit.Kaarros- ja peruutusrutiinit. C ki li hj l l d ON li
Pääohjelman tehtävät
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 55
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 56
Moottoriohjausprosessorin ohjelman tehtävät
•Tulkitaan sarjaliikennesanoma PIC16F873 prosessorilla
•Asetellaan nopeudet ja suunnat molemmille moottoreille itsenäisesti
•Mitataan nykyinen nopeus ADC-muuntimilla, jotka saavat arvonsa PIC12F675 prosessorien PMW-annoista ( analogia-signaali). Ne mittaavat rakopyörän avulla erikseen molempien pyörien nopeutta.
•Pyörän nopeusero ja nopeusohjaus hoitavat PID-säädön avulla tehoasteen kahta PWM-antoa. Säädön matematiikassa on paljon haasteita koska liukuvan pilkun matematiikkaa ei voida käyttää näin nopeilla säädöillä. Erityisesti pitää huolehtia ylivuodoista ja laskujen raja-arvoista, jokaisen laskutoimituksen jälkeen.
•Aikakeskeytyksillä hoidetaan I-termin mittauksen ja ylivuodot.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 57
Etupyörien servo-ohjausohjelma
Sanoma sarjaliikenteeltä määrää etupyörien paikan 0-100 vastaa täysin oikealle ja täysin vasemmalle asentoja. AD-muunnin lukee etupyörän asennon potentiometriltä, joka on kalibroitu. Asentovirheestä lasketaan ohjaussuunnan tarve. Jos virhe on suuri (>10%) annetaan sopivan pituinen releohjauspulssi oikealle moottorille. Pääprosessori antaa koko ajan ohjaukselle sanomia ja korjaa pienet virheet. PID-säädössäei tarvita I-tekijää lainkaan. Säätö on helppo ja yksinkertainen toteuttaa. Mekaniikka vaatii paljon välitystä ja voimaa. Kun robotti kulkee ylöspäin ja pyörä joutuu kääntämään kivien välissä melkein paikallaan olevaa painavaan autoa voimaa tarvitaan.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 58
Mikä on vaikeita ohjelmoinnissa?
Ohjelmien testaus dynaamisesti oikeassa ympäristössä. Juuri oikeiden testaustilanteiden luominen ilman oikeaa ympäristöä. Sopiva ympäristö olisi oikeanlainen maasto, jossa on WIFI-liitännällä oleva tietokone robotin mukana. Se voisi lähettää oikeaa dataa ja tehdä on-lineohjelmoinnin paikan päällä.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 59
Robottiyhdistyksen Moskovan osaston jäsen, Matvei Stepnovinrobotti
Älykamera CMUCam3:n alla on 180 asteen kartiopeili. Näkymä 360 astetta-ARM7TMDI prosessori
Lego NXT prosessori, Lego hardware, SharpGP2D12 etäisyysanturit, I2C liitännät, kiertyvämikrofoni , 6 AA paristoa Legon brickboxissa. Java ohjelmointikieli
http://robotti.wikidot.com/remote-member-robots
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 60
Haluatko tehdä itsenäisiä robotteja?Aloita helposta robotista. Saatko robottisi liikkumaan 1 millin?Ruokahalu kasvaa kun saat ensimmäisen tehtyäTee, älä katsele mitä muuta ovat tehneet. Vain tekemällä opit. Internet on täynnä juttuja ja tarinoita, mutta ne eivät korvaa tietoa ja varmuutta, joka syntyy oman tekemisen kautta. Tarvitaan pitkäjännistä keskittymiskykyä ja uusien asioiden oppimista
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 61
Mikrohiirikilpailu 1981 TTKK:llaProfessori Hannu-Matti Järvinen oli tekemässämikrohiiriä 1980-luvulla.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 62
Tamperelaisia mikrohiiriä 1980-luvulta
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 63
Mikrohiirikilpailu TTKK:lla oli ja on kansainvälinen tapahtuma
mikrohiir5.jpghttp://www.micromouseonline.com
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 64
Suomen ensimmäinen robottitehdas Ahlsrömin Uusi Pumpputehdas (1986)
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 65
Ahlströmin Uusi Pumpputehdas tekee pumppuja ilman ihmisiä. Kuvan ihmiset ovat johtajia, jotka eivät ole osallistuneet tehtaan tekemiseen. Taustalla toinen hyllystöhissi. Pumppu painaa 1500 kg
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 66
Pumpputehdas täydessä touhussa lauantaina 2011. Yksi auto pihassa, vartija paikalla. Täysi tuotanto käynnissä.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 67
Pumpputehtaan sisäkuva 1986
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 68
Mäntän PDP11-ohjaushuone. Matti Hartikainen, Arja Alho ja Jouni hymyilevät tyytyväisenä kaikki toimii. Taustalla on valokaapelilaitteita
PDP11:n vaihdettavan levyaseman RK-05 kapasiteetti oli 2.5MB. Se tarvitsi ison ohjainkortin RX11. Toimi kuten ZIP-levy.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 69
Piirilevy pesurobotti Kyrelille 1988
Laite korvaa yhden työntekijän joka siirteli pesukoreja ultraäänipesukoneen altaasta toiseen kelloa katsomalla. Tylsääja yksinkertaista työtä. Juuri oikea paikka yksinkertaiselle robotille.
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 70
Robottijalka jota ohjataan painopistettä muuttamalla. Ihminen joka on menettänyt jalkansa pystyy nousemaan portaita ilman keppiä
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 71
19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 72
Yhteenveto
Robotti on vaikea määritelläRobottien käyttäminen on helppoaRobottien tekeminen on vaikeaaRobotit ja automaatit antavat tavalliselle ihmisille mahdollisuuden käyttää tuotteita kuten autoja, jotka kuuluivat aikaisemmin vain rikkailleRobottien tekeminen omaan käyttöön on mahdollista perehtymällä asiaan.Yleiskäyttöisten robottien valmistamiseen pystyvät vain harvat suuret yhtiöt, jotka panostavat uuteen tuotantotekniikkaan. Kilpailijat eivät pysty samaan hinta- ja laatutasoon käsityöllä.