Rok akademicki: 2012/2013 Data wykonania ćwiczenia:

Grupa: 12A4 23.04.2013

Podstawy Robotyki

Temat ćwiczenia:

Analiza budowy, zasada działania i sterowanie manipulatorem portalowym

Wykonali:

Mateusz Sito

Tomasz Siwek

Mateusz Żołądkiewicz

1.Teoria manipulatora portalowego

Pierwsze manipulatory nie posiadały własnego układu sterowania, sterowanie odbywało się ręcznie, różne maszyny budowlane, urządzenia transportowe, np. wozki widłowe, telemanipulatory, wszystkie urządzenia które przenoszą naturalny ruch ręki człowieka na urządzenie wykonawcze, przeważnie ze zwielokrotnioną siłą nazywamy manipulatorem.

Postępujący rozwój manipulatorów umożliwił zastosowanie w nich, poprzez wbudowanie pamięci, możliwości sterowania programowego. Pozwoliło to na zastosowanie manipulatorów przy wykonywaniu powtarzalnych czynności które muszą być wykonywane z określoną dokładnością ( np. przy taśmach montażowych), jednak dopiero wprowadzenie robotów ze zmiennym programem, których sterowanie opiera się na sprzężeniu zwrotnym między rzeczywistym położenie w przestrzeni roboczej narzędzia i obrabianego detalu a programem kolejnych czynności zapisanych w pamięci manipulatory mogą wykonywać swoje zadanie z dużą szybkością i zadaną dokładnością, czego przykładem by ł manipulator badany na ćwiczeniu laboratoryjnym, który współpracując z obrabiarką cnc pełnił funkcję automatycznego podajnika obrabianych elementów.

Manipulator przemysłowy – urządzenie przeznaczone do wspomagania albo częściowego lub całkowitego zastępowania człowieka przy wykonywaniu czynności manipulacyjnych w przemysłowym procesie produkcyjnym, sterowane ręcznie lub automatycznie za pomocą 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 z co najmniej trzech zespołów ruchu i własny układ sterujący programowalny ( posiadający możliwość programowanej zmiany cyklu pracy)

Główne składowe części robota:

1) Część mechaniczna

• Podstawa – płyta lub inna konstrukcja, która stanowi pierwszy człon układu kinematycznego lub z którą jest połączony w sposób nieruchomy pierwszy człon układu kinematycznego robota ( manipulatora)

• Układ kinematyczny – układ przenoszący ruchy od zespołów napędowych do elementu roboczego będącego zbiorem członów mechanicznych połączonych ruchowo

• Układ ruchu – układ wykonujący pożądane zmiany położenia elementu roboczego składający się z układu kinematycznego oraz napędów wprawiających w ruch odpowiednie człony ukadu kinematycznego. W przypadku manipulatorów mobilnych mogących się przemieszczać względem otoczenia do układu ruchu zalicza się także pojazd mechaniczny

• Ramię – część układu ruchu której podstawowym zadaniem jest pozycjonowanie przyłącza

• Kiść – część układu ruchu między ramieniem a elementem roboczym której zadaniem jest orientowanie elementu roboczego lub wprowadzanie niewielkich zmian jego pozycji. Są to dodatkowe osie robota, dostępne w konfiguracji 1,2 lub 3 osie, rozszerzające możliwości ruchowe głównych osi manipulatora

• Zespół ruchu – część układu ruchu złożona z jednego napędu i członów układu kinematycznego których położenie względem siebie zmienia ten napęd

• Przyłącze manipulatora – miejsce na ostatnim członie układu kinematycznego robota ( manipulatora) przemysłowego przeznaczone do mocowania elementu roboczego

• Element roboczy – efektor – urządzenie mocowane do przyłącza robota (manipulatora) przemysłowego. Istnieją dwa typy efektorów: chwytaki służące do uchwycenia obiektu manipulacji, utrzymania go podczas manipulacji i uwolnienia po jej zakończeniu oraz końcówka robocza, która wykonuje określoną pracę, np. wkrętak, pistolet malarski, palnik spawalniczy itp.

2) Część elektryczna:

• Układ sterujący – urządzenie działające automatycznie przeprogramowywane, wytwarzające sygnały sterujące napędami robota, a także urządzenie współpracujące z robotem. Praktycznie są to: komputer i układy we/wy, które pozwalają komunikować się z robotem lub innymi urządzeniami obecnymi w przestrzeni roboczej. Komputer posiada określony język programowania i wyspecjalizowany zbiór procedur. Układ sterowania może być wyposażony w przyciski które umożliwiają ręczne sterowanie pojedynczą osią robota

• Panel programowania – przenośna część układu sterującego robota przemysłowego za pomocą którego może on być programowany lub sterowany ręcznie

• Serwomotor – urządzenie dostarczające energie mechaniczną, np. siłownik hydrauliczny, silnik elektryczny wraz z koderem umocowanym na wale, który podaje bieżącą pozycję wału do układu sterującego

Klasyfikacja robotów przemysłowych ze względu na sposób sterowania:

2. Opis manipulatora portalowego

Manipulator portalowy składa się z napędu liniowego oraz wysięgnikowego. Doskonale sprawdzają się w systemach o dużym skoku, często w operacjach podawania elementów o wadze do 15kg (obciążenie robocze do 25kg) oraz tam gdzie są zwiększone wymagania względem wytrzymałości na skręcenie.

3. Pomiar dokładności dosuwu

1. Wyniki pomiarów [µm]:

1. 0

2. -2

3. -2

4. -1

5. -2

6. -2

7. -2

8. -2

9. -3

10. -1

11. -2

12. -2

1. Średnia arytmetyczna pomiarów:

P=-1.75 [µm]

1. Błąd średni kwadratowy:

σ= 0.217 [µm]

Nr	Pomiary [µm]
1	0	1.75	3.0625
2	-2	-0.25	0.0625
3	-2	-0.25	0.0625
4	-1	0.75	0.5625
5	-2	-0.25	0.0625
6	-2	-0.25	0.0625
7	-2	-0.25	0.0625
8	-2	-0.25	0.0625
9	-3	-1.25	2.5625
10	-1	0.75	0.5625
11	-2	-0.25	0.0625
12	-2	-0.25	0.0625

Średnia pomiarów:

Suma : 6.25

4. Schemat stanowiska pomiarowego

5. Wnioski

Manipulator portalowy jest doskonałym narzędziem do współpracy z wieloma typami obrabiarek i zwiększa ich wydajność poprzez właściwą obsługę (np. w tokarce transport przedmiotów obrabianych do komory obróbki). Pomiary dokładności pozycjonowania pokazały że manipulator portalowy jest bardzo dokładnym narzędziem. Eliminuje to zatrudnianie człowieka, a raczej ogranicza jego rolę do kontrolowania i nadzorowania pracy maszyny.