Robottechnika. 2. Ipari robotok. Ballagi Áron Automatizálási Tanszék

Átírás

1 Robottechnika 2. Ipari robotok Ballagi Áron Automatizálási Tanszék

2 IGM látogatás, oktatás IGM Robotrendszerek Kft. Hegesztőrobotok specialistája Max. 8 fő! akiket tényleg érdekel a robotika (diplomamunka)! :54:50 Előadó: Ballagi Áron

3 Történeti áttekintés Teleoperátor - Goertz és Bergsland (amerikai szabadalom) Kétkaros portálrobot szabadalom C.W. Kenwart Első sorozatgyártású ipari robot Planet Co Első Unimate robot (számjegy vezérlésű, hidraulikus hajtás) Első festő robot Trallfa Co Stanford kar, tisztán villamoshajtású Kísérleti programozási nyelvek, SIRI, WAVE, AL ASEA Irb6 és Cincinnati Milacron T3 villamos hajtású robotok Első szerelési művelet Olivetti SIGMA Rugalmas csukló Charles Draper labor PUMA robot Unimation SCARA robot Yamanashi Egyetem Robotok direkt hajtása Carnegi-Mellon Egyetem WABOT-2 antropomoph robot Waseda Egyetem Harmadik generációs autonóm mobil robotok megjelenése Robot platformok :54:50 Előadó: Ballagi Áron

4 Robot funkcionális felépítése :54:50 Előadó: Ballagi Áron

5 Karmozgás leképezése :54:50 Előadó: Ballagi Áron

6 Robotok funkcionális elemzése Anyagkezelő berendezések fő funkcionális egységei (VDI 2860) :54:50 Előadó: Ballagi Áron

7 Robotok funkcionális elemzése Mozgató berendezés elemzése :54:50 Előadó: Ballagi Áron

8 Manipulátor, teleoperátor :54:50 Előadó: Ballagi Áron

9 Helyezőberendezés A programvezérlés csak egyetlen mozgásciklus végrehajtására alkalmas :54:50 Előadó: Ballagi Áron

10 :54:50 Előadó: Ballagi Áron Ipari robot irányítása

11 Robotok mechanikai csoportosítása Mechanikai testek (karok, tagok) + kinematikai kényszerk Kinematikai kényszer általában: forgó (Rotáció) egyenes vonalú mozgás (Transzláció) A pozíciómozgás általában három tagú robotmechanikával valósul meg. 2 3 = 8 egymástól független változatban kapcsolható egymáshoz :54:50 Előadó: Ballagi Áron

12 A tagok összekapcsolási változatai RRR RTR TRR RRT TRT RTT TTR TTT Robot osztályok derékszögű koordinátarendszerű TTT henger koordinátarendszerű RTT gömbi koordinátarendszerű RRT csuklós rendszerű függőleges síkú csuklókaros RRR vízszintes síkú csuklókaros TRR :54:50 Előadó: Ballagi Áron

13 Robot osztályok (kinematikai felépítés szerint) :54:50 Előadó: Ballagi Áron

14 Robot osztályok (kinematikai felépítés szerint) :54:50 Előadó: Ballagi Áron

15 Egyes osztályok százalékos megoszlása :54:50 Előadó: Ballagi Áron

16 Robotok mechanikai felépítése :54:50 Előadó: Ballagi Áron

17 Derékszögű koordinátarendszerű robot 17 Portál robot :54:50 Előadó: Ballagi Áron

18 Derékszögű koordinátarendszerű robot Álló rendszerű :54:51 Előadó: Ballagi Áron

19 Derékszögű koordinátarendszerű robot x l s 4min 43 yl s 2min 21 z l l s 1 3min 32 xt () l s () t 4min 43 yt () l s () t 2min 21 zt () ll s () t 1 3min 32

20 Henger koordinátarendszerű robot (RTT)

21 Henger koordinátarendszerű robot (RTT) x ( l s )cos 4min y( l s )sin 4min z l l s 2 3min 32 21min 21 21max

22 Gömbi koordinátarendszerű robot (RRT)

23 Gömbi koordinátarendszerű robot (RRT) x ( l s )cos cos 4min y( l s )cos sin 4min z l l ( l s )sin 2 3 4min min 21 21max 32min 32 32max xt () ( l s ())cos t ()cos t () t 4min y() t ( l s ())cos t ()sin t () t 4min zt () l l ( l s ())sin t () t 2 3 4min 43 32

24 üggőleges síkú csuklókaros robotok (RRR) Csuklókaros Robotok

25 üggőleges síkú csuklókaros robotok (RRR) Csuklókaros Robotok

26 Csuklókaros Robotok üggőleges síkú csuklókaros robotok (RRR) l HK cos KGsin z l l HK sin KGcos HK l cos l cos KG l sin 4 43 l l cos cos l sin sin z l l l sin sin l sin cos

27 Csuklókaros Robotok üggőleges síkú csuklókaros robotok (RRR) x l l cos cos l sin sin cos y l l cos cos l sin sin sin z l l l sin sin l sin cos

28 üggőleges síkú csuklókaros robotok (RRR) Csuklókaros Robotok

29 Csuklókaros Robotok ízszintes síkú csuklókaros robotok (RRT, TRR) SCARA - Selective Compliance Assembly Robot Arm

30 ízszintes síkú csuklókaros robotok (TRR - SCARA) Csuklókaros Robotok

31 Csuklókaros Robotok ízszintes síkú csuklókaros robotok (TRR - SCARA) x l HK cos KGsin y l HK sin KGcos z l s l 2min 21 5 HK KG '' l l cos 4 43 sin 4 43 x l l cos cos l sin sin

32 Csuklókaros Robotok ízszintes síkú csuklókaros robotok (RRT - SCARA) x l l cos cos l sin sin y l l cos sin l sin cos z l l s 1 4min 43

33 ricept Robotplatformok lineáris mozgásokból

34 Robot főbb pontossági paraméterei - 1 SO 9283 Manipulating industrial robots -- Performance criteria and related test ethods P /Pose accuracy/ Pozícionálási pontosság A programozott pozíció és a valóságban elért átlagos pozíció közötti különbség. IRB 2400L-7/1.8 ABB robotnál értéke 0.04mm. adott terheléssel, ugyanazon programozott pozíciót vizsgálva és azonos irányból végezve a méréseket AP AP AP AP p x y z

35 Robot főbb pontossági paraméterei RP /Pose repeatability/ Pozíció ismétlési pontossága A legnagyobb variációs gömb sugara, IRB 2400L-7/1.8 ABB robotnál értéke 0.07mm. Egy adott mérési sorozaton belül, adott terheléssel, ugyanazon programozott pozíciót vizsgálva és azonos irányból végezve a méréseket. Az ismétlési pontosság a robot alkatrészeinek precizitásától és merevségétől függ. RP l 3 S (S : eltérések szórása) l átl l l

36 Robot főbb pontossági paraméterei - 3 T /Linear path accuracy/ Lineáris pálya pontosság A maximális pályaeltérést jelenti az egyes programozott teszt pozíciópontok közötti ideális pálya és a valóban befutott pályák között, IRB 2400L-7/1.8 ABB robotnál értéke 0.78mm. A lineáris pálya pontossága a robot mechanikai pontosságától, a pozíciómérő rendszer felbontásától és a robot kalibráltságától függ.

37 Robot főbb pontossági paraméterei - 3 T /Linear path accuracy/ Lineáris pálya pontosság A maximális pályaeltérést jelenti az egyes programozott teszt pozíciópontok közötti ideális pálya és a valóban befutott pályák között, IRB 2400L-7/1.8 ABB robotnál értéke 0.78mm. A lineáris pálya pontossága a robot mechanikai pontosságától, a pozíciómérő rendszer felbontásától és a robot kalibráltságától függ.

38 Robot főbb pontossági paraméterei RT /Linear path repeatability/ Lineáris pályaismétlés pontossága Az egyes programozott teszt pozíciópontok között ismételten megtett utak közötti maximális eltérést jelenti. IRB 2400L-7/1.8 ABB robotnál értéke 0.11mm. A lineáris pályaismétlés pontossága a robot mechanikai pontosságától és a pozíciómérő rendszer felbontásától függ.

39 Robot főbb pontossági paraméterei - 5 D /Distance accuracy/ Távolsági pontosság Az egyes programozott teszt pozíciópontok (P2, P4 átló az ISO kockában) közötti és a valóságban elért átlagos pozíciópontok közötti távolság eltérését jelenti, általános értéke ~20mm. D /Distance repeatability/ Távolság ismétlési pontossága A valóságban elért pozíciópontok közötti távolság eltérései szórásának háromszorosa, általános értéke ~ 0.2mm.

40 Robot főbb pontossági paraméterei - 6 /Exchangeability/ Robot felcserélhetőség Mértéke kifejezi, hogy egy adott robot típus lecserélése után mennyivel változnak a pozíciók ugyanazon körülményeket feltételezve (hőmérséklet, mechanikai installáció, szerszámozás). Az eltérések a következőkből adódnak: gyártásból adódó mechanikus toleranciákból robot összeszerelési eltérésekből kalibrációs hibákból Mérése 5 robotra vonatkozik, robotonként 30 méréssel, és ugyanazt a vezérlőt használva. Az eltérések maximumát kell megadni. Ez az érték nagyban kifejezi a robot minőségét, éppen ezért a robotok paraméterei között nem tüntetik fel szívesen, nagyságrendileg 10 és 30mm között fordul elő. (nagyban összefügg a távolsági pontossággal)

41 Robot főbb pontossági paraméterei - 7 Multi directional pose accuracy variation/ Több irányú pozícionálási pontosság változás Position stabilisation time/ Pozíció stabilizációs idő Position overshoot/ Pozíció túllövés Drift of pose characteristics/ Pozíciónálási pontosság elkúszásának mértéke Path accuracy on reorientation/reorientációs pálya pontosság Cornering deviation/ Eltérések sarokponti mozgásnál Path velocity characteristics/ Sebesség eltérések a pálya mentén Minimum posing time/ Minimális pozícionálási idő Static compliance/ Statikus terhelésekre adott pozíció eltérés Weaving deviations/ Pályára szuperponált keresztmozgások eltérése (hegesztő, ragasztó elhasználásoknál használatos) rientációs hibák

42 érések száma: lásd ISO 9283 pl. 30mérés Pontossági paraméterek tesztelése yártó által ajánlott felállítás, installálás bemelegedett rendszer (warmed-up) /kivéve a "drift of pose" mérést névleges terhelés környezeti hőmérséklet 20C ±2C (24 órás aklimatizáció szükséges) mérések alap koordináta-rendszerben a referencia és a mérési pontok az un. ISO kockán belül legyenek méréseket a pozíció stabilizálódása után végezzük érési pont a TCP (pontos helyét a riportban meg kell adni) aximális sebesség beállítások mellett (vagy: % pályakövetésnél)

43 ISO tesztkocka

44 Robottechnikában alkalmazott koordináta-rendszerek

45 ALAP (BASE) koordináta-rendszer z ALAP (BASE) koordináta-rendszer mindig a robot alapjának özéppontjához rögzített. rogramfutás alatt a robotvezérlőben a belső számítások ezen koordinátaendszer alapján történnek.

46 VILÁG (WORLD) koordináta-rendszer világ koordináta-rendszer az alap koordináta-rendszer (rendszerek) egy ajta másolataként is elképzelhető. Ezt egy un. eltolási keret (FRAME) definiálásával érhetjük el.

47 FELHASZNÁLÓI (USER) koordinátarendszer felhasználói koordináta-rendszer alaprendszere a világ koordinátaendszer. egyes készülékekhez rendelt felhasználói koordináta-rendszer. A munkadarab lefogató készülékek cseréje esetében nem kell újraprogramozást végeznünk.

48 TÁRGY (OBJECT) koordináta-rendszer a a robot több tárgyon is végez műveletet, vagy ha a tárgyak helyzete egváltozhat, akkor hasznos lehet egy a tárgy egy bizonyos pontjára onatkozó koordináta-rendszer használata.

49 CÉL (GOAL) koordináta-rendszer legkülső koordináta-rendszer a CÉL (GOAL) koordináta-rendszer. Ez efiniálja a célpozíciót, (X,Y,Z és orientáció) ahová a robot a rászerelt zerszámmal eljut. Ez a pont kerül eltárolásra minden pozícióutasításban.

50 ROBOT SZERSZÁMKÖZÉPPONT ( Tool Center Point -TCP) robotpozíciók és robotmozgások az un. robot szerszámközéppontra rtelmezettek. Ezt a pontot valahol a szerszámon kell definiálni, pl. hegesztésnél a hegesztő szerszám csúcsa, megfogónál a megfogó közepe.

51 ÉRDÉS? öszönöm a figyelmet!