1 / 96

Roboty przemysłowe - wybrane pojęcia, budowa, zastosowania, przykłady

Roboty przemysłowe - wybrane pojęcia, budowa, zastosowania, przykłady. dr inż. Wojciech Muszyński Zakład Podstaw Cybernetyki i Robotyki wojciech.muszynski@pwr.wroc.pl. Mechanizacja, Automatyzacja, Robotyzacja.

ashton
Download Presentation

Roboty przemysłowe - wybrane pojęcia, budowa, zastosowania, przykłady

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Roboty przemysłowe - wybrane pojęcia, budowa, zastosowania, przykłady dr inż. Wojciech Muszyński Zakład Podstaw Cybernetyki i Robotyki wojciech.muszynski@pwr.wroc.pl

  2. Mechanizacja, Automatyzacja, Robotyzacja • Mechanizacja polega na zastępowaniu w procesie produkcyjnym pracy fizycznej człowieka przez pracę maszyn. • Automatyzacja polega na zastępowaniu człowieka w sterowaniu ręcznym urządzeniami pracującymi bez bezpośredniego udziału człowieka. • Robotyzacja – polega na automatyzacji pracy produkcyjnej, lub innych procesów za pomocą manipulatorów i robotów.

  3. Robotyka • Dziedzina nauki i techniki, zajmująca się problemami mechaniki, sterowania, programowania, projektowania, zastosowań i eksplo-atacji robotów i manipulatorów Robotyka teoretyczna Robotyka ogólna Robotyka przemysłowa Robotyka mobilna Robotyka medyczna i rehabilitacyjna Robotyka usługowa …

  4. Robot przemysłowy Wg normy ISO ITR 8373 Manipulacyjny robot przemysłowy jest automatycznie sterowaną, programowaną, wielozadaniową maszyną manipulacyjną o wielu stopniach swobody, posiadającą zdolności manipulacyjne i/lub lokomocyjne, stacjonarną lub mobilną, dla różnorodnych zastosowań przemysłowych.

  5. Robot przemysłowy Wg A. Moreckiego Robot to urządzenie techniczne przeznaczone do realizacji niektórych czynności manipulacyjnych i lokomocyjnych człowieka, mające określony poziom energetyczny, informacyjny i sztucznej inteligencji (autonomii działania w pewnym otoczeniu) Wg H.J.Warnecke Robot to urządzenie przeznaczone do automatycznej manipulacji z możliwością wykonywania programowalnych ruchów względem kilku osi, zaopatrzone w chwytaki lub narzędzia i skonstruowane specjalnie do zastosowań w przemyśle.

  6. Istotne cechy robotów przemysłowych • Automatyczność działania • Programowalność • Posiadanie wielu stopni swobody Roboty przemysłowe to podklasa robotów.

  7. Przykładowy robot IRB 1400 Manipulator Panel sterowania i panel operatora Szafa sterownicza

  8. Standardy, normy • Na początku lat 80-tych rozwój standardów robotyki dla przemysłu • Głównie bezpieczeństwo, tzw. Robot Safety Standard • Norma ISO 8373 wprowadza definicje pojęć i odpowiadających im terminów dotyczących robotów przemysłowych i manipulatorów przemysłowych.: manipulacja manipulator robot …

  9. Podstawowe określenia • Manipulacja - tok czynności w przemysłowym procesie produkcyjnym, polegający na: uchwyceniu określonego obiektu manipulacji, transportowaniu, pozycjonowaniu lub orientowaniu tego obiektu względem przyjętej bazy, oraz przygotowujący ten obiekt do wykonywania na nim lub za jego pomocą operacji technologicznych. • Manipulator (przemysłowy) — urządzenie przeznaczone do wspomagania lub całkowitego zastąpienia człowieka przy wykonywaniu czynności manipulacyjnych w przemysłowym procesie produkcyjnym, sterowane ręcznie lub automatycznie za po mocą własnego układu sterującego stałoprogramowanego lub zewnętrznego układu sterującego. • Robot (przemysłowy) — urządzenie automatyczne przeznaczone do wykonywania czynności manipulacyjnych w przemysłowym procesie produkcyjnym, mające układ ruchu składający się, co najmniej z trzech zespołów ruchu i własny programowalny układ sterujący.

  10. Różnice między manipulatorem a robotem • manipulator(jako samodzielne urządzenie ) • wykonuje zamknięty cykl ruchów powtarzalnych • na ogół ma sztywny program (z reguły zmiana programu pracy manipulatora wymaga fizycznych zmian w jego konstrukcji) • sztywny program współpracy z ewentualnymi urządzeniami technologicznymi • robot • może realizować dużą liczbę różnorodnych czynności manipulacyjnych za pomocą sygnałów generowanych w programowalnym układzie sterowania • najczęściej czynności powtarzalne, ale mogące ulec zmianie odpowiednio do zmiany programu, stanu środowiska lub podanej informacji • cykl ruchów manipulacyjnych lub (i) lokomocyjnych • wykorzystanie układów wejść/wyjść dla współpracy z urządzeniami technologicznymi, układami sensorów, systemami komunikacji

  11. Manipulatory, pedipulatory… • Manipulator automatyczny – urządzenie o niezmiennym programie wykonywanych ruchów. • Manipulator zdalny (teleoperator) – manipulator posiadający własny napęd i zdalnie sterowany przez operatora człowieka. • Manipulator ręczny – manipulator wprawiany w ruch siłą mięśni operatora. • Pedipulator – maszyna krocząca, dwu lub więcej nożna, o różnym stopniu autonomiczności

  12. Sposoby instalowania roboty przemysłowe wolnostojące portalowe (bramowe) zintegrowane z urządzeniem stacjonarne mobilne z obrabiarką z wózkiem

  13. Łańcuch kinematyczny manipulatora • Para kinematyczna – dwa ogniwa połączone przegubem • (połączeniem ruchomym) • Łańcuch kinematyczny manipulatora – połączenie pewnej liczby par kinematycznych • Łańcuch kinematyczny może w ogólności składać się z 3 odcinków: • odcinek globalny • odcinek regionalny • odcinek lokalny

  14. Łańcuch kinematyczny manipulatora Z • odcinek lokalny (L) • odcinek regionalny (R) • odcinek globalny (G) C Odcinek lokalny realizuje zadania orientowania i chwytania obiektu manipulowanego Odcinek regionalny realizuje podstawowe działania manipulacyjne Odcinek globalny realizuje działania lokomocyjne robota B A X Y

  15. Łańcuch kinematyczny manipulatora Z Zespoły ruchu oznacza się X, Y, Z, A, B, C odpowiednio do oznaczeń osi współrzędnych i rodzaju ruchu, dodając indeks G, R, L w zależności od odcinka łańcucha kinematycznego w którym występują. C Przykładowo, syntetyczny zapis struktury łańcucha kinematycznego, dla robota obok będzie następujący: {CR, BR1, BR2, AL1, BL1, AL2} B A X Y

  16. Odcinek regionalny jako definiujący typ robota W zależności od konfiguracji odcinka regionalnego, jako odcinka odpowiedzialnego za zadania i działania manipulacyjne wyróżniamy: • roboty kartezjańskie • roboty cylindryczne • roboty sferyczne • roboty antropomorficzne • roboty typu SCARA • roboty typu platforma Stewart’a (hexapody) • roboty typu tripody

  17. Robot kartezjański - PPP 3 przeguby pryzmatyczne kształt przestrzeni roboczej

  18. Robot cylindryczny - OPP 1 przegub obrotowy 2 przeguby pryzmatyczne kształt przestrzeni roboczej

  19. Robot sferyczny - OOP 2 przeguby obrotowe 1 przegub pryzmatyczny kształt przestrzeni roboczej

  20. Robot antropomorficzny - OOO 3 przeguby obrotowe kształt przestrzeni roboczej

  21. Robot SCARA - OOP kształt przestrzeni roboczej 2 przeguby obrotowe 1 przegub pryzmatyczny

  22. Robot Scara

  23. Robot typu tripod 3 równoległe ramiona

  24. Robot typu platforma Stewart’a (heksapod) 6 osi przestrzeń robocza

  25. Robot typu platforma Stewart’a (heksapod)

  26. Roboty proste i złożone (dymensyjne) • Roboty proste – pozycjonowane zderzakowo np. PR-02 • Roboty złożone (dymensyjne) – pozycjonowane do dowolnego położenia w przestrzeni roboczej np. IRb, IRp, IRB

  27. Robot prosty o budowie modułowej PR02 Moduły ruchu regionalnego: Liniowe - MA, MB Obrotowy - MD Moduły ruchu lokalnego: Liniowy – MC Obrotowy – ME Chwytak - MF

  28. Przykładowe roboty modułowe Toshiba Cartesian Robot BA-II Series 4 Axis (X-Y-Z-R)

  29. Przykładowe roboty złożone monolityczneSeria robotów Kuka

  30. Przykładowe roboty złożone monolityczneSeria robotów firmy Fanuc

  31. Przykładowe roboty złożone monolityczne Seria RP Seria RH Roboty precyzyjne Roboty SCARA Dokładność powtarzalności x/y...± 0,005 mm

  32. Przykładowe roboty złożone monolityczne Robot serii Y - Misubishi Robot montażowy - Motoman

  33. Najmniejszy i największy robot Fanuc Porównanie wielkości najmniejszego i największego robota • M -2000iA/1200: Światowy rekord 1200 kg, duży zasięg • M -2000iA/900L: 900 kg, Bardzo długie ramie LR Mate 200iC

  34. Struktura układu sterowania

  35. Schemat funkcjonalny układu sterowania robota • pozycjonowanie w układzie otwartym

  36. Schemat funkcjonalny układu sterowania robota • pozycjonowanie w układzie zamkniętym

  37. Generacje robotów - generacja I Roboty I generacji to roboty nie posiadające czujników zewnętrznych. Oznacza to, że sterowanie odbywa się w układzie otwartym bez sprzężenia zwrotnego od otoczenia. Zaprogramowane na wykonanie pewnej określonej sekwencji czynności z możliwością przeprogramowania w celu adaptacji do nowego zadania. W momencie wystąpienia różnic zaprogramowanego środowiska z rzeczywistym otoczeniem robot pierwszej generacji staje się zupełnie bezradny.

  38. Struktura robota I generacji + Regulator napędu Obiekt sterowania (manipulator) Sygnał nastawczy - Sensory wewnętrzne Trajektorie ruchu Interfejs pomiarowy

  39. Generacje robotów - generacja II Roboty II generacji to urządzenia, które wyposażone są w zamknięty układ sterowania ze sprzężeniem zwrotnym od otoczenia. Posiadają czujniki lub układy czujników zewnętrznych. Czujniki zewnętrzne umożliwiają wykrywanie zmian w otoczeniu robota oraz elastyczne reagowanie na te zmiany.

  40. Struktura robota II generacji + Regulator napędu Obiekt sterowania (manipulator) Planer trajektorii - Sensory wewnętrzne Interfejs pomiarowy Otoczenie (scena robota) Przetwarzanie, rozpoznawanie Sensory zewnętrzne System adaptacji

  41. Generacje robotów - generacja III Roboty III generacji wyposażone są w zamknięty układ sterowania oraz czujniki, dzięki którym robot ma możliwość dokonywania złożonych pomiarów parametrów otoczenia. Roboty tej generacji wykazują spore możliwości percepcji panujących warunków a co za tym idzie adaptacji do nich. Rozwój tych robotów jest ściśle związany z badaniami nad sztuczną inteligencją z wykorzystaniem systemów wizyjnych oraz sieci neuronowych wspomagających sterowniki, sterowaniem głosem, czy z programowaniem w językach wysokiego poziomu.

  42. Struktura robota III generacji + Regulator napędu Obiekt sterowania (manipulator) Planer trajektorii - Sensory wewnętrzne Interfejs pomiarowy Trajektorie ruchu Otoczenie (scena robota) Przetwarzanie, rozpoznawanie Sensory zewnętrzne Interpreter Programowanie off-line

  43. Zadania układu sterowania robotem Podstawowe zadania układów sterowania • Sterowanie zespołami napędowymi • sterowanie zespołami ruchu pozycjonowanymi w całym zakresie przemieszczeń • sterowanie zespołami pozycjonowanymi zderzakowo • sterowanie chwytakami • sterowanie głowicami narzędziowymi • Komunikacja z operatorem • możliwość sterowania ręcznego napędami przez operatora • możliwość wprowadzania programu działania robota • możliwość zapamiętania programu Komunikacja z układami sensorycznymi • Sterowanie urządzeń zewnętrznych • włączanie i wyłączanie urządzeń zewnętrznych dwustanowych (sterowanie binarne) • sterowanie wejść i wyjść technologicznych

  44. Zadania układu sterowania robotem Zadanie podstawowe: • pozycjonowanie (położenie i orientacja) Zadania pomocnicze: • oczekiwanie na spełnienie warunku • ustalanie kolejności dalszego działania • obliczanie parametrów, nastaw, współrzędnych • sterowanie wejściami i wyjściami • transmisja danych

  45. Sposoby programowania pozycjonowania • Sterowanie punktowe PTP (point-to-point) • Sterowanie wielopunktowe MP (multi-point) • Sterowanie ciągłe CP (continous path)

  46. Programowanie pozycjonowania PTP PTP Point-to point Trajektoria po której robot wykona ruch z punktu początkowego do końcowego w trybie odtwarzania programu Pk Pp Trajektoria po której robot jest przestawiany z punktu początkowego do końcowego w trybie sterowania ręcznego

  47. Ruch punkt po punkcie

  48. Ruch punkt po punkcie

  49. Programowanie pozycjonowania CP CP Continious Path Trajektoria pomiędzy punktem początkowym i końcowym jest np. łukiem okręgu o promieniu R, lub linią prostą w zależności od typu aproksymacji. R Pk Pk Trajektoria po której robot wykona ruch z punktu początkowego do końcowego w trybie wykonywania programu Pp Aproksymacja kołowa Aproksymacja liniowa Pp

  50. Ruch liniowy dokładny

More Related