1. ROBOTOK KIALAKULÁSÁNAK ÁTTEKINTÉSE

Átírás

1 .oldal. ROBOTOK KIALAKULÁSÁNAK ÁTTEKINTÉSE G.C. Devol kifejleszt egy villamosjelek feldolgozására alkalmas vezérlõberendezést, amelyet késõbb mechanikus berendezések vezérléséhez alkalmaznak. Goertz és Bergsland kifejleszti a teleoperátort (amerikai szabadalom). C. W. Kenward egy robotfejlesztési szabadalmat nyújt be (két karos portál sínen mozgó robot). Az elsõ kommerciális ipari robot. Az elsõ Unimate robot (számjegyes vezérlés, hidraulikus hajtás). A Trallfa kifejleszti és installálja az elsõ festõrobotot. 97 Kifejlesztik a Stanford kart, amely egy tisztán villamos hajtású kisrobot, amely a PUMA sorozat elõfutára.

2 2.oldal 973 Az elsõ kísérleti robotprogramozási nyelv. 974 Az ASEA bevezeti az IRb6 villamos hajtású robotot. 975 Az elsõ szerelési mûvelet Olivetti SIGMA robottal. 976 A Charles Draper laboratóriumban kifejlesztik a rugalmas csuklót szereléshez. 978 Az Unimation PUMA sorozatának a bevezetése. 979 A Yamanashi Egyetem kifejleszti a SCARA robotot. 984 A Waseda Egyetemen kifejlesztik a WABOT-2 antropomorph robotot. 985 Világméretben elkezdõdik az autonóm mobil robotoknak a fejlesztése.

3 3.oldal 2. A ROBOTOK KIALAKULÁSÁNAK TUDOMÁNYOS-, MÛSZAKI- ÉS TÁRSADALMI HÁTTERE a pensylvaniai egyetemen (Moore School) elkészül az elsõ elektronikus kivitelû számológép az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator). John von NEUMANN a számítógép fejlesztésébe 943-tól kapcsolódik be. A számítógépet 956-ban - kifogástalan mûködése ellenére - elavult volta miatt lebontották. A mai fogalmak szerint a gép viszonylag lassú volt, azonban 946-ban hihetetlenül gyors gépnek számított. - A jelenlegi számítógépektõl eltérõen nem volt a mai értelemben vett memória egysége, tárolási célokra elektroncsöves billenõkörökbõl felépített 20 db. egyenként tíz decimális jegyre terjedõ számláló lánc szolgált. - Az 946-os mûszaki szinvonal és a fejlesztési költségek szinte korlátlan volta az alábbi mûszaki jellemzõket eredményezte: 70 m 2 alapterület, ### elektroncsõ,.500 jelfogó,

4 4.oldal 5 [kw] teljestmény John von NEUMANN és Hermann H. GOLDSTINE megbízást kapnak vezetõ katonai köröktõl azoknak az elvi problémáknak a tanulmányozására, amelyek a numerikus számítások elektronikus eszközökkel való elvégzésénél felmerülnek. Eredményeiket 947-ben és 948-ban bizalmas jelentés formájában zárt körben publikálták. Az 947-es elsõ jelentésben megfogalmazott konstrukciós elvekre vonatkozó követelmények az alábbiak voltak: - Szükség van párhuzamosan mûködõ MEMÓRIAEGYSÉG-re, amely számokat és utasításokat tud tárolni, - Szükség van VEZÉRLÕEGYSÉG-re, amely különbséget tud tenni a számok és utasítások között, - Szükség van egy párhuzamos mûködésû ARITMETIKAIEGYSÉG-re, amely bináris rendszerû összeadásra, kivonásra, szorzásra és osztásra alkalmas, - Szükség van egy olyan KIMENÕ-BEMENÕ EGYSÉG-re, amely át tudja hidalni a gép gyors

5 5.oldal memóriaegysége és a lassú emberi memória közötti sebesség különbséget.

6 6.oldal a princetoni egyetemen (Institute for Advanced Study) elkezdõdik a NEUMANN- GOLDSTINE elv alapján egy újabb, az EDVAC (Electronic Discrete Variable Calculator) elnevezésû számítógép kivitelezése, amely az elsõ mai értelemben vett elektronikus digitális számítógépnek tekinthetõ, de a követelményeket egészükben, csak 960-ra sikerült megoldani. 948 a tranzisztor áramköri építõelem lesz. - A félvezetõ-technika terültén végzett közel húszéves világméretû kutatás után az USA-ban a Bell Laboratóriumban John BARDEN, Walter Huser BRATTAIN és Williem SHOKLEY amerikai tudósoknak sikerül a tranzisztort technikailag alkalmazható erõsítõ áramköri elemmé fejleszteni. 952 egy amerikai repülõgépgyár felkérésére elkészül az NC-gép prototípus változata a MIT (Massachusetts Institute of Tecnology) laboratóriumában. Az alkatrészek programozása APT alapú programnyelvre épül. 954 J. W. BACKUS kidolgozza a FORTRAN (formula translator) programozási nyelvet.

7 7.oldal 956 John von NEUMANN a Connecticut állambeli New Haven-ben lévõ Yale Egyetem felkérésére a SILIMAN-elõadsokra készülve összefoglalja a számí-tástechnika terén végzett addigi kutatásait, amelyet Számítgép és az agy cím-mel kívánt kiadni. Ezzel lefektette a mesterséges intelligencia kutatásának alapjait. Sajnos megrendült egészségi állapota már nem tette lehetõvé, hogy a SILIMAN-elõadásokat megtartsa, kéziratai alapján csak felolvasták helyette. Az elõadás sorozat sem volt teljes, mert súlyos betegsége abban is megakadályozta, hogy valamennyi elõadásának kéziratát elkészítse február 8-án bekövetkezett haláláig már nem is hagyta el a washingtoni Walter Reed kórházat. 958 a Texas Instruments cégnél Jack S. KILBY elkészíti az elsõ integrált áramkört, amit chip-nek neveznek.(a gondolat már 952-ben felvetõdött a Royal Radar Establishment intézetnél).

8 8.oldal 959-ben a Párizsban tartott 6. európai szerszámgép kiállításon elõször Európában is bemutatták az NC-szerszámgépet. Az 967-es Hannover-i kiállításon már több mint 200 hasonló NC-gépet mutattak be. Ezzel a számítógépi elv az ipar számára egy olyan automatizálási eszközt teremtett, amely gyökeresen átalakította az ipari termelési folyamatokat. 959 megjelenik az elsõ kommerciális ipari robotot. 96 a németországi IBM bemutatja a Tele- Processing eljárását. Ezzel az eljárással a telefonon közvetített adatok számítógéppel tovább feldolgozhatók. Az a lehetõség, hogy a számítógépeket telefonhálózat segítségével egymással összekötik, az elektronikus adatfeldolgozás új határát lépte át.

9 9.oldal 965 Európában elsõként Nyugat-Berlinben helyeznek üzembe közlekedést irányító számítógépet. Az irányító rendszer az úttestben elhelyezett indukciós hurok segítségével adatokat gyûjt a forgalomról, és ennek megfelelõen kapcsolja a közlekedési lámpákat, a rendszer tehát egy folyamat optimalizálást is végez. 969 az amerikai APOLLÓ Holdraszállási program keretében fejlesztette ki a számítógépipar az elsõ un. ADATBANK rendszert. Az adatbank rendszerrel lehetõvé vált különbözõ munkaterületek és szakterületek széles köreinek legfontosabb információit elraktározni és a felhasználói jogosultságokat meghatározni 97 megjelenik a Texas-Instruments cég fejlesztésében a MIKROPROCESSZOR. 983 megjelennek a személyi számítógépek és ezzel kezdetét veszi az irodai automatizálás.

10 0.oldal 983 a Volkswagen Mûvek Wolfsburg-i gyárában üzembe helyezeik az ujjonan felszerelt végszerelõ csarnokot, ahol túlnyomórészt robotok dolgoznak. Ez az elsõ állomása annak a folyamatnak, amely a világ több országában Amerikától - Japánig létrehozta - hacsak részfeladatokra is - az automatizált gyárak felé vezetõ utat, amely átvezet a XXI. századba, nem kis társadalmi feszültséget keltve. A XXI. század az információ százada, ennek új közmûvei a számítógépes hálózatok, informatikai és automatikai rendszerei fél évtizeddel a századba való belépés elõtt nagy elmaradást mutat, pedig a társadalom fejlõdésének alapját képezi. Stratégiai és operatív döntések akár termelési, akár a társadalom más szférájának szintjén nélkülük nem hozhatók meg. A felvázolt eredmények össztársadalmi hatása a tudomány egyéb eredményeivel olyan társadalmi átstruktúrálódást eredményezett, amelynek hatása ma már globális méretû.

11 .oldal 3. ROBOTOK FOGALMI MEGHATÁROZÁSA - A ROBOT megnevezést a cseh robota szóból vezetik le, ami munkát jelent. Karel Capek cseh drámaíró az egyik színmûvébõl, az 92-es utópisztikus tragikomédiából származik ez a szó, ahol gépi szörnyet jelentett. A fogalommal kapcsolatos vitát 98-ben a VDE (Német Mérnökök Egyesülete) zárta le, amikor egyértelmûen leszögezte, hogy az ipari robotok nem androidok és azóta a világviszonylatban elfogadott definíciót adta, amelyet a VDI 2860 irányelvben is rögzített. E szerint: a.) Ipari robot: univerzálisan állítható többtengelyû mozgó automaták, amelyek mozgásegymásutánisága (utak és szögek) szabadon - mechanikus beavatkozás nélkül - programozható és adott esetben szenzorral vezetett. Megfogóval, szerszámmal vagy más gyártó eszközzel felszerelhetõk, anyagkezelési és technológiai feladatra

12 2.oldal felhasználhatók.

13 3.oldal Az ipari robotok az anyagkezelõ berendezésekbõl fejlõdtek ki, ezért a továbbiakban bemutatjuk az ipari robotok fenti definíció szerinti funkcionális elemzését a következõ ábrák segítségével.

14 4.oldal

15 5.oldal

16 6.oldal Az ipari robotok alapdefiníciójából következik a mechanikus beavatkozás nélküli átprogramozhatóság. Ennek az átprogramozhatóságnak több változata lehetséges, amely a robot fejlettségére (intelligenciájára) is utal; - robot önálló program befolyásolás nélkül; Telepítését, az irányítórendszerrel való funkcionális kapcsolatát a következõ ábra mutatja. Új mozgásciklus átprogramozással, vagy új program írásával állítható elõ és az új mozgásciklus csak ezen az úton realizálható.

17 7.oldal - robot programszelekcióval; Telepítése és az irányítórendszerrel való kapcsolata a következõ ábrákon látható. Átprogramozható, új program írható, amelyek külsõ vagy belsõ memóriába írhatók és tárolhatók. Ezek a különféle programok külsõ jel hatására tetszõleges sorrendben aktivizálhatók (szelektálhatók).

18 8.oldal

19 9.oldal - robot program adaptációval; Felépítése és az irányítórendszerrel való kapcsolata a következõ ábrán követhetõ, a különbözõ programok váltását szenzoros adatfeldolgozással automatikusan lehet elõállítani.

20 20.oldal

21 2.oldal b.) Helyezõberendezés: mozgó automaták, amelyek mozgásai, mozgásegymásutánisága (és/vagy útja, szöge) egy mereven megadott program szerint fut le, amely mechanikus behatás nélkül nem változik meg. Általában megfogóval van felszerelve.

22 22.oldal c.) Manipulátor: kézi vezérlésû mozgatóberendezés, amelyet különösképpen anyagkezelési feladatra használnak. A következõ ábra mutatja. d.) Teleoperátor: távvezérelt manipulátor.

23 23.oldal

24 24.oldal 4. ROBOTOK CSOPORTOSÍTÁSA Az ipari robotok kinematikailag tagokat és kényszereket tartalmazó elemek térbeli kombinációja. A kényszerek általában forgómozgást és egyenesvonalú mozgást tesznek lehetõvé. A robotok fõmozgását általában három kényszer határozza meg, amelyet pozíció mozgásnak nevezünk, további három kényszer pedig az úgynevezett orientációs mozgást. A pozíció mozgás 23 = 8 kinematikai összekapcsolási lehetõséget jelent: - RRR (FFF), - RTR (FEF), - TRR (EFF), - RRT (FFE), - TRT (EFE), - RTT (FEE), - TTR (EEF), - TTT (EEE), amelyek által létrehozott határolótereket a következõ ábra mutatja.

25 25.oldal

26 26.oldal

27 27.oldal A fenti kombinációkból a - TTT (EEE), - RTT (FEE), - RRT (FFE), - RRR (FFF), - TRR (EFF) változatok terjedtek el a gyakorlati alkalmazásban és alapvetõen meghatározzák azokat a koordinátarendszereket, amelyek alapján a robotok csoportosíthatók. Mozgásaik által meghatározott koordinátarendszerek alapján az alábbi robot típusok vannak: - derékszögû koordinátarendszerû (TTT), - henger koordinátarendszerû (RTT), - gömbi koordinátarendszerû (RRT), - csuklókaros rendszerû függõleges síkú csuklókaros (RRR), vízszintes síkú csuklókaros (TRR), amelyet a következõ ábra mutat. A robotok elvi felépítését és az alkalmazott csoportok százalékos megoszlását a következõ ábrák mutatják.

28 28.oldal

29 29.oldal

30 30.oldal 5. ROBOTOK FELÉPÍTÉSE 5.. ELVI FELÉPÍTÉS TIPIKUS MEGOLDÁSOK, SZERKEZETI KIALAKÍTÁS 5... Robotok trajektóriáinak leírása a.) Derékszögû koordinátarendszerû robot x l y l z l s s s 4min 42 min 2 3min 43

31 3.oldal b.) Henger koordinátarendszerû robot l s 4min 43 z l l s 2 3min 32

32 32.oldal c.) Gömbi koordinátarendszerû robot ( l s ) cos zl l s sin

33 33.oldal d.) Függõleges síkú csuklókaros robot l l cos cos l sin sin z l l l cos sin l sin cos

34 34.oldal e.) Vízszintes síkú csuklóskaros robot x l l cos cos l sin sin y l l cos sin l sin cos zl s min 2

35 35.oldal ROBOT HAJTÁSOK a.) Pneumatikus lineáris hajtás A robotpozíciókat a mozgató hengerek véghelyzetei, vagy programozott ütközõk határozzák meg (ábrák).

36 36.oldal

37 37.oldal

38 38.oldal b.) Hidraulikus hajtás b.) Hidrosztatikus hajtás b2.) Hidraulikus szervohajtás

39 39.oldal c.) Villamos hajtás c.) Szabályozott egyenáramú hajtás, feszültség vagy áramszabályozás az armatúra körben tárcsamotor normál kivitelû axiális elrendezésû motor Villamos alapegyenletek: U U R I L di a i a a a dt U K I i c g M K I I m a g a M 2 J d C d v M 2 dt dt t

40 40.oldal

41 4.oldal

42 42.oldal

43 43.oldal c2.) Villamos léptetõ motorok

44 44.oldal 6. ROBOTOK IRÁNYÍTÁSA 6.. KOORDINÁTA TRANSZFORMÁCIÓK 6... Általános térbeli transzformáció Az ábra alapján az x2; y2; z2 koordinátarendszerben megadott P(x2; y2; z2) pont az x; y; z koordinátarendszerbe az alábbi összefüggésekkel írható fel.

45 45.oldal r r r 2 2 x x x cos(x ; x ) y cos(y ; x ) z cos(z ; x ) o y y x cos(x ; y ) y cos(y ; y ) z cos(z ; y ) o z z x cos(x ; z ) y cos(y ; z ) z cos(z ; z ) o A robotok felépítése a koordináta transzformációk szempontjából kissé egyszerûbb, ezért egy robothoz közeli transzformációs rendszert és koordinátákat szoktak alkalmazni. Annyi azonban látható, hogy az egyik koordinátarendszerbõl a másikba való transzformáció rotáció és transzláció együttesébõl tevõdik össze, amely egy mátrix egyenletbe összefoglalható. x y z x y z o o o cos(x ;x ) cos(y ;x ) cos(z ;x ) x cos(x;y) cos(y;y) cos(z;y) y cos(x;z) cos(y;z) cos(z;z) z v = eltolás vektor R = forgatás mátrix

46 46.oldal A transzformáció egyetlen mátrixszal is felírható, ha egy kicsit kiegészítjük: x y z cos(x ;x ) cos(y ;x ) cos(z ;x ) x cos(x ;y ) cos(y ;y ) cos(z ;y ) y cos(x ;z ) cos(y ;z ) cos(z ;z ) z x y z o o o A kiegészített mátrixban lévõ cél és eltolási koordinátákat homogén koordinátáknak nevezzük, amelyekkel x y z R v x y z 2 2 2, Forrás:

47 47.oldal ahol DH R v az ún. DENAVIT-HARTENBERG mátrix, amely a transzformációt elvégzi. A robothoz közeli transzformációs rendszer (és koordináta-rendszer) egyszerûsíti az R rotációs mátrixot. Az egyszerûsítés alapja, hogy a robotmechanizmusban szereplõ kinematikai kényszerek általában egy szabadságfokúak.

48 48.oldal Transzformáció kinematikai kötöttségek figyelembevételével A transzformáció ez esetben a következõ ábrán követhetõ végig az alábbi lépések szerint: - eltolás a cos mértékkel x irányban - eltolás a sin mértékkel y irányban - eltolás s értékkel z irányban - forgatás z tengely körül szöggel - forgatás x2 tengely körül szöggel

49 49.oldal Forgatás z tengely körül R z cos sin 0 sin cos Forgatás x2 tengely körül 0 0 R x 0 cos sin 0 sin cos

50 50.oldal Forgatás együtt Rz.Rx; R cos sin cos sin sin sin cos cos cos sin 0 sin cos A kötöttségeket figyelembevéve R R cos sin cos sin sin sin cos cos cos sin 0 sin cos az eltolás vektor v v a a cos sin s

51 5.oldal Ebbõl a DH mátrix DH cos sin cos sin sin a cos sin cos cos cos sin a sin 0 sin cos s Általánosságban is így építhetõk fel a robot csuklóhoz rendelt koordinátarendszerek, ahol az i és i+-edik koordinátarendszer közötti transzformációt a T DH ii, ii, cos sin cos sin sin a cos i i i i i i i sin cos cos cos sin a sin i i i i i i i 0 sin cos s i i i 0 0 0

52 52.oldal Számpélda koordináta transzformációkra a.) Határozzuk meg az ábrán vázolt robotkar P3 pontjának helyzetét =2 és 2=32 szögelfordulások esetén az ábrán vázolt x; y; z robotkoordinátarendszerben a.) A P3 pont az x3, y3; z3 koordinátarendszer origójában helyezkedik el, a2.) A P3 pont az x3, y3; z3 koordinátarendszerben x3 = a2 pontjában P a ; 0; helyezkedik el

53 53.oldal

54 54.oldal A DH mátrix általános esetben DH 2 cos sin cos sin sin a cos sin cos cos cos sin a sin, 0 sin cos s = 90, és a felépítést figyelembe véve: DH 2 cos 0 sin a cos 2 sin 0 cos, a sin s 0 0 0

55 55.oldal s2 = 0 2 = 0 DH 23 cos sin 0 a cos sin cos 0 a sin DH2;23 = DH2. DH23 DH 2; 23 cos cos cos sin sin a cos cos a cos sincos sinsin cos a cos sin asin ; sin cos 0 s a sin

56 56.oldal P

57 57.oldal ALAPHELYZET (Az ábrán vázolt helyzet o o ; ) x y z a a s Elvégezve a szorzást: x y z a a s 2 Forrás:

58 58.oldal TETSZÕLEGES HELYZET ( 2 2 ; ) esetén a DH mátrix x y z 0 0 a 0 0 a 0 0 s a Elvégezve a szorzást: x y z 0 a s a 2 Forrás:

59 59.oldal Robotkar részlet, ha a 3 jelû koordinátarendszert a 2 koordinátarendszer kezdõpontjában helyezzük el. P 3 a 2 0 0

60 60.oldal Az ábrán vázolt adatok alapján a DH mátrix az elõzõekhez képest az alábbiak szerint változik, illetve módosul az x3; y3; z3 koordinátarendszerben P(x3; y3; z3) is. = 90 DH 2 cos 0 sin a cos 2 sin 0 cos a sin s 0 0 0

61 6.oldal s2 = 0 a2 = 0 2 = 0 DH 23 cos sin sin cos DH DH DH 2 23 cos cos cos sin sin a cos sin cos sin sin cos a sin ; sin cos 0 s

62 62.oldal ALAPHELYZET ( ; az ábrán vázolt helyzet) x y z a 0 0 s 0 0 a Elvégezve a szorzást: x y z a a s 2 Forrás:

63 63.oldal TETSZÕLEGES HELYZET ( 2 2 ; ) esetén a DH mátrix x y z a 0 0 s a Elvégezve a szorzást: x y z 0 a s a 2 Forrás:

64 64.oldal b.) Határozzuk meg az elõzõekben használt módszer inverz feladata alapján, hogy a robotkar P3 pontja - az ábrán vázolt = 0 és 2 = 0 állapotot feltételezve - milyen szögelfordulások megtétele után (; 2) jut el a P3(x; y; z) pontba, ha x = 0 y = -200; z = 00, A mátrix szorzás elvégzésével x a cos cos a cos y a cos sin a sin z s a sin 2 2

65 65.oldal sin cos z s a x a y a 2 2 cos sin 0 2 cos ; y a 2 sin ; Forrás:

66 66.oldal ROBOTMEGFOGÓK ORIENTÁCIÓJA Az orientáció számításának alapja a munkadarabframe, amelyet a következõ ábra alapján ábrázolhatunk az xe, ye és ze koordinátarendszerben homogén koordinátákkal.

67 67.oldal F 0 0 xf cos sin y sin cos 0 0 F 0 0 z F eltolás ye-tengely körüli forgatás ze-tengely körüli forgatás amelybõl a szorzásokat elvégezve cos sin 0 xf sin cos 0 y F F 0 0 z F 0 0 0

68 68.oldal mátrixot kapjuk, amelynek elsõ oszlopa az xe, a második az ye, a harmadik pedig ze tengely irányát határozza meg. Ebbe a koordinátarendszerbe kell a robot megfogónak illeszkedni a munkadarab megfogásához. A munkadarabhoz illesztett megfogó alapján meghatározható a megfogási állapotban szükséges megfogórobotkar csatlakozási pont. A következõ ábra alapján - mivel a csatlakozási P pont a ze tengelyen helyezkedik el - a módosított eltolási vektor: r r v* v 0; 0; ; 0 k x ; y z k ;, F F; F amelyet F utolsó oszlopába helyettesítve F * cos sin 0 xf sin cos 0 y F 0 0 z k F 0 0 0

69 69.oldal mátrixot kapjuk, amely a robotkaron lévõ megfogó illeszkedési P pontban adja meg a megfogó irányítottságát F * -frame-jét. A robotkarok helyzetét meghatározó 2=, 32=2 és 43=3 szögkoordináták az F-framebõl számított P pont alapján a 2. pontban ismertetett módszerekkel meghatározhatók. A P ponthoz rendelt P-frame-nek az ugyancsak P pontban értelmezett F*-frame-be való forgatásával - az ábrán láthatóan - elõállíthatók a 54=4; 65=5 és 76=6 szögkoordináták.

70 70.oldal

71 7.oldal

72 72.oldal Az orientációs mozgás meghatározásának menete tehát az alábbiakban foglalható össze:. lépés: Az ábra alapján meghatározandó a manipuláció F-frame-je. 2. lépés: Az F-frame alapján és a megfogó geometriai mérete P pont meghatározása. 3. lépés: A P pont ismeretében az alapmozgás 2=; 32= 2 és 43=3 szögeinek elõállítása.

73 73.oldal

74 74.oldal 4. lépés: A fenti szögkoordináták alapján P-frame elõállítása.

75 75.oldal 5. lépés: P-frame F*-frame-be forgatása. * F PROT z; ; y; ; ( z; ) összefüggés alapján, amelynek algebrai egyenletrendszerként való megoldásából kapjuk 54; 65 és 76 szögkoordinátákat.

76 76.oldal SZÁMPÉLDA ROBOTMEGFOGÓK ORIENTÁCIÓJÁHOZ Munkadarab helyzete az ábra szerinti, határozzuk meg a robotábra szerinti pozíció és orientációs mozgást.

77 77.oldal

78 78.oldal

79 79.oldal H o o cos30 sin o o sin30 cos

80 80.oldal F o o cos30 sin o o sin30 cos

81 8.oldal A k = 300 mm értéket felvéve F * DH 2 cos sin cos sin sin a cos sin cos cos cos sin a sin 0 sin cos s 0 0 0

82 82.oldal a = 0 = 0 = 0 DH s s2 = 0 2 = 0 DH 23 cos sin 0 a cos sin cos 0 a sin

83 83.oldal s3 = 0 3 = 0 DH 34 cos sin 0 a cos sin cos 0 a sin DH DH DH cos sin 0 a cos sin cos 0 a sin 0 0 s

84 84.oldal DH 4 a cos cos cos cos cos sin a sin sin sin sin sin cos a cos 2 32 a sin cos sin cos sin sin a cos sin cos sin cos sin a sin s A pozícióhelyzetet meghatározó szögkoordináták DH mátrixegyenletbõl

85 85.oldal cos cos sin sin 200cos sin cos cos sin 200sin s cos 200cos sin 200sin

86 86.oldal Az egyenleteket négyzetre emelve cos cos cos 200 cos sin sin sin 200 sin 0 cos cos sin sin 0cos Az elsõ két egyenletbe visszahelyettesítve cos 2 200cos sin 2 200sin 32 32

87 87.oldal majd az azonosságokat felhasználva sin 200cos cos 200sin illetve a két egyenletet összeadva, majd négyzetre emelve: 0 sin32 cos 32 amelybõl ; 0; 2 ; 2 2 A 3 jelû kar koordinátarendszerbeli helyzetét meghatározó ### szög a fenti adatokkal

88 88.oldal P - frame a fentiek alapján P * Az F P ROTz; 6 egyenlõség alapján, ahol ROT z ; 6 cos sin sin cos PROT z; 6 cos sin sin cos amelynek elemeit összehasonlítva F * elemeivel

89 89.oldal cos6 sin6 2 3 cos o adódik a megfogószerkezet orientációs mozgására.

90 90.oldal ROBOTOK PÁLYAGENERÁLÁSA Ipari robotok pályagenerálásánál általában két irányítási mód ismert. - PTP (point-to-point), - CP (continous-path). Egyszerû esetekben - pneumatikus hajtások esetén - alkalmazható az ún. követõ vezérlés, azonban meg kell jegyezni, hogy ez nem kimondottan robot irányítási mód Követõ vezérlés Egyszerû esetekben szerszámgépadagolásnál és munkadarabok átrakásánál elegendõ a követõ vezérlés. A követõ vezérlésnek nincs szabályozó rendszere. Lényege, hogy a következõ programlépés csak akkor következik be, ha az elõzõt, mint lezártat, az irányítórendszer készre jelentettnek érzékeli. A megelõzõ programlépés lezárásának érzékelése tisztán kvalitatív jelleggel megy végbe.

91 9.oldal Egy egyszerû pneumatikus helyezõberendezés út és állapot diagramját mutatja a következõ ábra.

92 92.oldal Robotirányítás általános elve A robotirányítás általános elvét a következõ ábra mutatja.

93 93.oldal

94 94.oldal PTP (point-to-point) irányítás A pontirányítást minden olyan esetben alkalmazhatjuk, amikor a munkatérben csak egyedi pontokat kell érinteni, mint például az anyagkezelési kiszolgálási feladatok esetén, vagy fröccsöntési feladatok, illetve ponthegesztési anyagkezelés megoldása esetén. A memóriába diszkrét térbeli pontokat lehet rögzíteni. Az egymást követõ pályapontok közötti utat a csuklókban mûködõ szervorendszerek az alábbi feltételek mellett hajtanak végre; - minden szervo egyidejûleg elindul, - minden tengely a programozott maximális sebességgel (szögsebességgel) mozog, - az elõzõ feltétel következtében a robot karok az elõírt utat (szöget) eltérõ idõ alatt teszik meg. A fenti feltételek a pályagörbéken töréseket eredményeznek, amit egy síkmozgást végzõ csuklókaros robot esetén a következõ ábra mutat.

95 95.oldal

96 96.oldal CP (continous-path) irányítás a.) Lineáris tengelyinterpoláció (MP multi-point) irányítás A robot a programozott útvonalat úgy teszi meg, hogy a tengelyek mozgása egyidejûleg kezdõdik és egyidejûleg fejezõdik be. Két pont közötti síkbeli mozgás esetén a pálya a következõ ábra alapján értelmezhetõ. Az ábrából az is látható, ha a P P2 szakaszt útinkrementumként tekintjük, nagy inkrementumok esetén a linearitástól jelentõsen eltér.

97 97.oldal

98 98.oldal b.) Lineáris pályainterpoláció valós térbeli koordinátarendszerben Ennél az irányítási módnál a csuklómozgások közötti funkcionális összefüggést a robot TCP pontja által befutandó térbeli pálya adja, amelyet a következõ összefüggések és ábrák alapján lehet meghatározni: 2 arctg y x 32 2 z l l sin( ) arcsin l 2 o arccos l l x y zl l l 2 3 ( ) 2

99 99.oldal b. Síkbeli pályagenerálás lineáris interpolációval

100 00.oldal b2. Térbeli pályagenerálás lineáris interpolációval

101 0.oldal

102 02.oldal Robotok programozása - Programozás pontok felvételével és a koordináták, valamint segédfunkciók tárolásával, - A pálya felvétele és az adatok automatikus tárolása, - Programozás programnyelv segítségével, világkoordinátarend-szerben.

103 03.oldal

104 04.oldal

105 05.oldal

106 06.oldal

107 07.oldal

108 08.oldal 7. ROBOTOK ALKALMAZÁSA (MUNKAHELYEK ROBOTOS KISZOLGÁLÁSÁNAK ÁLTALÁNOS ELVE) A munkahelyek robotos kiszolgálásának elve a következõ ábrán szemlélhetõ, amelynek lényege, hogy a robot az ún. világkoordinátarendszerben a munkadarabtároló- és a megmunkálógép munkatere által meghatározott térrészeket (; ; és 2; 2; 2) a robot munkaterének be kell fedni. A feladat másik oldaláról is megközelíthetõ úgy, hogy a robot világkoordinátarendszerében meghatározott munkaterében kell elhelyezni az ; ; és 2; 2; ###2 koordinátarendszereket, illetõleg az abban rögzített térrészeket. Amennyiben a két egymástól független térrész egymás akadályozása nélkül a munkatérben elhelyezhetõ, az anyagkezelési feladat a szóbanforgó robottal megoldható. A leírt elv a következõ ábrákon követhetõ végig.

109 09.oldal 7.. MUNKADARABTÁROLÓ Az anyagkezelés szempontjából a munkadarabtárolást technológiai palettán, szabványos rakodólapon, vagy egyéb munkadarabtárolókon végezzük, geometriailag meghatározott munkadarab elrendezéssel halmazoltan, vagy halmazolás nélkül. A munkadarabok helyzetének pontos megadása azért lényeges, hogy az ; ; koordinátarendszer alapján a munkarabtároló helyzete egyértelmûen meghatározható legyen. Különbözõ anyagtárolókat a következõ ábrák mutatnak.

110 0.oldal

111 .oldal

112 2.oldal

113 3.oldal MOZGÓ SZÁLLÍTÓSZALAGRA, SZERELÕSORRA TÖRTÉNÕ ADAGOLÁS

114 4.oldal MOZGÓ SZÁLLÍTÓSZALAG, SZERELÕSOR VAGY KONVEJOROS ANYAGMOZGATÓRENDSZER KISZOLGÁLÁSA TRUCK-MOZGÁSSAL KIEGÉSZÍTETT ROBOTTAL

115 5.oldal MOZGÓ TÁRGYON LÉVÕ PÁLYAGÖRBE KEZDÕPONTJÁNAK MEGKÖZELÍTÉSE

116 6.oldal ROBOTOS FESTÕBERENDEZÉS RENDSZERTECHNIKAI FELÉPÍTÉSE

117 7.oldal ROBOT FESTÕRENDSZERHEZ ILLESZTÉSE

118 8.oldal

119 9.oldal

120 20.oldal

121 2.oldal