ROBOTTECHNIKA 2. előadás Kinematikai strukturák, munkatértípusok Dr. Pintér József
Kinematikai strukturák Az ipari robotok kinematikai felépítése igen sokféle lehet. A kinematikai felépítés alapvetően meghatározza munkaterének alakját, a mozgási sebességét, a terhelhetőségét, a pontosságát. Az ipari robotok alkalmazhatóságát nemzetközi szabvány rögzíti (Manipulating industrial robots Performance criteria and related test methods ISO 9283). 2
Kinematikai strukturák Az ipari robot kinematikai felépítését (a karrendszerét) a szabadságfokok, másképpen fogalmazva a mozgástengelyek határozzák meg. A mozgástengelyek lehetnek: transzlációs (T - egyenes vonal mentén elmozduló), és/vagy rotációs (R - forgó) mozgástengely. Megjegyzés: A megfogó szerkezet nyitás/zárás funkciója nem számít mozgástengelynek. 3
Kinematikai strukturák Az ábrán látható egy jellemzően transzlációs (egyenes vonalú, lineáris) és egy jellemzően rotációs (forgó) mozgásokat végző ipari robot 4
Kinematikai strukturák A munkatér az ipari robot effektora (illetve pontosabban: a robot mechanikus csatlakozó felülete felületének középpontja, lásd a későbbiekben is) által bejárható tér. Az ipari robot fontos eleme az effektor. Az effektor az ipari robot tényleges munkát végző szerkezeti egysége. Alapvetően két csoportot különböztetnek meg, az effektor lehet: megfogó szerkezet, vagy szerszám. 5
Kinematikai strukturák A mozgástengelyeket (szabadságfokokat) szokták alap- vagy fő-, és segéd- vagy melléktengelyeknek is nevezni. A főtengelyek viszik a robot effektorát (megfogó szerkezetét vagy szerszámát) a munkatér előírás szerinti, programozott (kijelölt) helyére. A segédtengelyek (például a korábbi ábrán a 4., 5. és 6. tengelyek az effektor kívánt helyzetét (orientációját) állítják be, helyváltoztatásuk mértéke a főtengelyekhez viszonyítva kicsi. 6
Kinematikai strukturák Munkaterük alapján az ipari robotok a következő négy csoportba sorolhatók: hasáb, henger (-koordinátás), gömb (üreges), humanoid. 7
Kinematikai strukturák 3T 1T+2R 2T+1R 3R 8
Kinematikai strukturák Hasáb alakú munkatér 2T+1R 3T három haladó mozgás Derékszögű (Descartes) koord.rendszer 40% Henger alakú (üreges) munkatér 2T+1R kettő haladó + egy forgó mozgás Hengerkoordináták 9
Kinematikai strukturák Hasáb alakú munkatér 3T három haladó mozgás Derékszögű (Descartes) koord.rendszer 40% 10
Kinematikai strukturák Henger alakú (üreges) munkatér 2T+1R 2T+1R kettő haladó + egy forgó mozgás Hengerkoordináták 11
Kinematikai strukturák Gömb (üreges) alakú munkatér 1T+2R (egy haladó és kettő forgó mozgás) Gömbkoordináták b és c munkatér összesen kb. 12% Gömbalakú munkatér 3R (három forgástengely) Csuklókoordináták 40% 12
Kinematikai strukturák 1T+ 2R (akadálykerülő képesség) Kb. 10-12% Szerelés (akadálykerülő képesség) SCARA típusú robot és munkatere 13
Kinematikai strukturák ADEPT SCARA SCARA típusú robot és munkatere 14
Kinematikai strukturák 15
Munkatértípusok összehasonlítása 16
Munkatértípusok összehasonlítása 17
Munkatértípusok összehasonlítása 18
Kinematikai strukturák Portálrobot felépítése (ABB) 19
Kinematikai strukturák Portálrobot felépítése 20
Kinematikai strukturák Portálrobot (igm) 21
Kinematikai strukturák Csuklós robot Mitsubishi SCARA típusú robot Mitsubishi 22
Kinematikai strukturák SCARA típusú robot 23
24
Robotok mukatértípusai 25
Robotok mukatértípusai FANUC A legnagyobb munkatértípusú Robot RÁBA 26
Robotok mukatértípusai FANUC ROBOT SCARA robot 27
Robotok mukatértípusai ABB IRB 140-es robot 28
Különleges robotok Tricept robot három kar egyidejű mozgatásával tud lineáris mozgásokat végezni (3T), párhuzamos kinematikájú Előnyök: merev pontos Hátrányok: kisebb munkatér teherbírás Ritkán használják (bonyolult) 29
Különleges robotok Pókrobot Fanuc A karokhoz több csukló is tartozik, de csak 6 hajtott csuklóval rendelkeznek. Mivel még az iparban viszonylag újdonságnak számít, ezért jelenleg mindössze 0,5-1%-os elterjedtség becsülhető. A robot gyors, pontos, de kis teherbírású (0,5-0,8kg), ezért főként elektronikai iparban lehet térhódítására számítani. 30
Különleges robotok Tripod robot (FESTO) 31
Robotok mukatértípusai Gyorsulása: 10 G Trhelhetősége: 2 kg ABB QuickMoveTM 4 tengelyes robot munkatere (IRB 340)
Robotok mukatértípusai Egy konkrét ipari robot munkatere (katalógusból) 33
Robotok mukatértípusai Hagyományos és Tricept robot munkatere 34
Robotok mukatértípusai Portál robot munkatere 35
Ipari robot mozgástér jellemzői Az ipari robotok ütközésvizsgálataihoz, valamint a robot környezetében található objektumok (például szerszámgépek, perifériák, stb.) elhelyezésének tervezéséhez ismerni szükséges az ipari robot mozgásteret. A mozgástér az a tér, amelyet a robot mozgása során annak valamely eleme elérhet. A mozgástér és a munkatér különbsége az un. holttér, ennek célszerűen kicsinek kell lennie Az ábra oldalnézetből (bal oldali ábra) és felülnézetből ábrázolja a robotot). A biztonsági tér pontjaiba a robot egyetlen eleme sem juthat el, valóban egy látszólag felesleges, de a biztonság szempontjából mégis fontos térrész. 36
Ipari robot mozgástér jellemzői (VDI 2861) a biztonsági tér b holttér c munkatér Veszélyzóna = a + b + c 37
Köszönöm a figyelmet!