Politechnika Wrocławska

Podstawy automatyki i robotyki

Sprawozdanie z laboratorium w sali 010

Robot stacjonarny IRB-6 firmy ABB

Robot składa się z 3 podstawowych

elementów:

- manipulatora – ramienia,

- szafy sterowniczej

- pulpity sterowania.

Dodatkowo w laboratorium znajduje się

również urządzenie dodatkowe: pozycjoner

automatyczny 2-osiowy.

IRB-6 jest robotem stacjonarnym o napędzie

elektrycznym (silnik prądu zmiennego, moc

zasilająca przekracza 74W). Masa robota to 225kg

a szafy sterowniczej 300kg. Maksymalny udźwig

robota to 5kg. Udźwig jest uzależniony od tego

czy na końcu ramienia jest coś zamontowane, np.

chwytak, wtedy maksymalny udźwig jest

pomniejszony o wagę chwytaka.

Zasięg ramienia robota to 1,4 m, maksymalna

prędkość osiągana przez koniec ramienia to ok 2

m/s, lecz w przypadku sterowania ręcznego jest

ona ograniczona do 250 mm/s ze względów

bezpieczeństwa.

Nominalna dokładność pozycjonowania to

0,04mm.

IRB-6 jest robotem przemysłowym, tzn.

wielozadaniową maszyną manipulacyjną,

programowalną, stacjonarną o 6 stopniach

swobody:

- obrót na podstawie (zakres obrotu 330^o)

przytwierdzonej do podłoża (oś 1),

- przesunięcie w przód (oś 2),

- przesunięcie góra-dół ramienia (oś 3),

- obrót ramienia wokół własnej osi (oś 4),

- przesunięcie góra-dół końcówki ramienia

(oś 5),

- obrót końcówki wokół własnej osi (oś 6).

.

Ocena:

Wszystkie przeguby robota są to przeguby V klasy, obrotowe, tak samo w pozycjonerze.

Układ sterowania robota jest oparty o układy mikroprocesorowe, w szafie sterowniczej

znajdują się 3 komputery przemysłowe. Robota można programować online (za pomocą pulpitu

sterowniczego) i offline (za pomocą PC).

Programowanie online polega na uczeniu robota kolejnych czynności poprzez wydawanie

poleceń i zapisywanie ich w języku napisanym dla robota, znajomość języka nie jest konieczna do

programowania, gdyż większość poleceń jest „wybieralna” z menu pulpitu sterowniczego. IRB-6

może być tez sterowany w czasie rzeczywistym, tzn. można manipulować ramieniem bez

zapisywania i uczenia robota, za pomocą manipulatora znajdującego się na pulpicie i przełączników

osi.

Programowanie offline wymaga znajomości języka używanego przez robota i programu

umożliwiającego pisanie w tym języku zainstalowanego na komputerze klasy PC. Zapisany

program jest przenoszony do robota za pomocą dyskietki, której napęd znajduje się w szafie

sterowniczej.

W zależności od zadań robota można na jego końcu umieszczać różne efektory. Klasyfikacja

zadań:

- zadania manipulacji – polegają na przemieszczaniu w przestrzeni elementów,

pozycjonowanie i orientowanie obiektu manipulacji, efektorem w tym przypadku jest

chwytak,

- zadania i operacje technologiczne – robot jest wyposażony w efektor w postaci narzędzia

lub głowicy narzędziowej (pistolet malarski, tarcza do polerowania, końcówkę spawalniczą

itp.),

- zadania specjalne – diagnostyczne lub pomiarowe, efektorami mogą być np.: głowica

pomiarowa, urządzenie pomiarowe, czujnik lub miernik.

Chwytaki – klasyfikacja i zastosowanie

Chwytak jest to niezbędne wyposażenie maszyny manipulacyjnej wykonującej zadania

transportowe, które składają się z 3 podstawowych czynności:

- uchwycenie manipulowanego przedmiotu,

- utrzymanie przedmiotu podczas przenoszenia,

- pozostawienie przedmiotu we właściwej orientacji na miejscu przeznaczenia.

Chwytak nakłada na obiekt tyle ograniczeń swobody ile jest potrzebne do przetransportowania

przedmiotu na miejsce przeznaczenia. Ogromna różnorodność obiektów manipulacji sprawia, że

chwytaki są najbardziej zróżnicowaną grupą konstrukcyjną w robotyce.

Chwytaki składają się z zespołu napędowego, przeniesienia napędu i końcówek chwytnych.

Właściwości wpływające na warunki uchwycenia obiektu to:

- masa,

- położenie środka ciężkości,

- moment bezwładności,

- kształt i parametry geometryczne,

- tolerancja wykonania miejsc uchwytu,

- odporność na naprężenia zewnętrzne.

Chwytaki obecne są zarówno w przemyśle, jak i w naszym codziennym otoczeniu.

Wykorzystywane są w różnorodnych procesach technologicznych do przytrzymywania,

pozycjonowania, przenoszenia produktów, półproduktów, surowców. Usprawniają, przyspieszają

lub czynią jakiś proces bezpieczniejszym, zastępując pracownika

Kryteria podziału chwytaków:

- Ze względu na sposób chwytania:

◦ siłowe:

naprężające:

- ściskające,

- rozciągające.

przyciągające.

◦ kształtowe,

◦ siłowo-kształtowe.

- Ze względu na budowę:

◦ ze sztywnymi końcówkami chwytnymi,

◦ ze sprężystymi końcówkami chwytnymi,

◦ z elastycznymi końcówkami chwytnymi,

◦ adhezyjne:

podciśnieniowe,

magnetyczne.

◦ specjalne urządzenia chwytające.

- W zależności od sposobu przemieszczania się końcówek chwytających:

◦ nożycowe,

◦ szczypcowe,

◦ imadłowe.

Nożycowy sposób

przemieszczania końcówek

chwytnych

- Ze względu na ilość szczęk:

◦ dwuszczękowe:

Szczypcowy sposób

przemieszczania końcówek

chwytnych

Imadłowy sposób przemieszczania

końcówek chwytnych

o szczękach równoległych,

o szczękach kątowych (rozwarcie do 40o_),

o szczękach promieniowych (rozwarcie do 180o_).

◦ trójszczękowe,

◦ wieloszczękowe.

- Ze względu na parametry użytkowe chwytaki można podzielić według:

◦ dysponowanej siły uchwytu,

◦ granicznego wymiaru obiektu chwytanego,

◦ dopuszczalnego kształtu obiektu,

◦ czasu uchwycenia obiektu.

- Ze względu na rodzaj uchwytu:

◦ do uchwytu zewnętrznego,

◦ do uchwytu wewnętrznego.

- Ze względu na napęd:

◦ mechaniczne,

◦ pneumatyczne,

◦ hydrauliczne,

◦ elektromagnetyczne.

Chwytak zewnętrzny

Chwytak wewnętrzny

Chwytaki siłowe – działają na obiekt siłami w stronę powierzchni lub odwrotnie od

powierzchni do szczęk chwytaka. W pierwszym przypadku na powierzchni obiektu powstają

naprężenia oraz siła tarcia pozwalające utrzymać przedmiot podczas manipulacji.

Chwytaki ze sztywnymi końcówkami – końcówki są na sztywno przymocowane do

mechanizmu napędowego, są niedokształcalne. Przystosowuje się je za pomocą wymiany

kształtowych nasadek końcówek chwytnych. Zaletą jest prosta budowa chwytaka ułatwiająca

wykonanie konstrukcji, wadą obciążenie napędu siłami bocznymi i zależność od siły tarcia.

Chwytaki z elastycznymi końcówkami – końcówki zmieniają swój kształt pod wpływem

dostarczonej energii powodując siłowo-kształtowe unieruchomienie przedmiotu. Do zalet należy

możliwość chwytania przedmiotów kruchych, różnorodnych, możliwość zamontowania wielu

końcówek oraz tanie wykonanie i łatwy montaż.

Chwytaki podciśnieniowe – przedmioty są unieruchamiane za pomocą przyssawki, niestety

przedmioty muszą spełniać pewne warunki (np. idealnie gładka, płaska lub kulista powierzchnia,

brak drobin itp.), przez co metoda jest mocno ograniczona. Ale w przypadku chwytaków

podciśnieniowych czas uchwytu jest dużo dłuższy niż w przypadku innych chwytaków.

Chwytaki magnetyczne – działają na zasadzie wytwarzania pola sił działającego na

ferromagnetyczny obiekt manipulacji przez magnesy stałe (obiekt jest trzymany dzięki siłom pola

magnetycznego), elektromagnesy (obiekt trzymany jest w czasie przepływu prądu przez uzwojenie)

oraz układy zbudowane z magnesów trwałych i elektromagnesów (równocześnie pole magnetyczne

i przepływ prądu). Wadami tego typu chwytaków są m. in. możliwość chwytania wyłącznie

ferromagnetyków, wydzielanie się ciepła i ograniczenie maksymalnej temp. pracy do 60o_C.

Bibliografia:

http://www.abb.com/product/seitp327/aebd514c0e25af94c125714c0044106a.aspx

http://rab.ict.pwr.wroc.pl/~wojtek/Wst%EAp%20do%20automatyki%20i

%20robotyki/Robotyka1.pdf

http://pl.wikipedia.org/wiki/Chwytak_(robotyka)

http://www.asimo.pl/teoria/chwytak.php

http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.34

http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.35

http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.36

http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.37

http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.38

http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.39

http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.40

http://baztech.icm.edu.pl/baztech/cgi-bin/btgetdoc.cgi?BAT5-0012-0064