Robot Stäubli RX90. Robot Stäubli RX90

Transcript

1 Robot Stäubli RX90 Robot Stäubli RX90 je antropomorfne konfiguracije s šestimi prostostnimi stopnjami. Uporabljen kot: industrijski robot s pozicijskim vodenjem, v laboratoriju je uporabljen kot haptični robot, ki je lahko voden po sili (nameščen senzor sile). Tabela 1: Lastnosti robota Stäubli RX90 Model robota RX90 Največja obremenitev 6 kg / 11 kg Število prostostnih stopenj 6 Doseg zapestja 985 mm Ponovljivost ±0.02 mm Slika 1: Robot Stäubli RX90 1

2 Vodenje robota regulacija pozicije (smer X) 1) Določimo napako (e x ) med referenčno (x r ) in dejansko pozicijo (x) vrha robota: e x = x r x 2) Izračunamo hitrost (v x ) potrebna za zmanjšanje napake (e x ) množena z ustreznim ojačenjem (K p ): vx = K p e x 2

3 Vodenje robota regulacija pozicije (napaka pozitivna) e x = x r x e x > 0 v x > 0 motor se začne vrteti navzgor in napaka se zmanjša v x v x = K p e x 3

4 Vodenje robota regulacija pozicije (napaka negativna) e x = x r x e x < 0 v x < 0 motor se začne vrteti navzdol in napaka se zmanjša v x v x = K p e x 4

5 Vodenje robota regulacija pozicije (ni napake) e x e x = x x r = 0 e x = 0 v x = 0 motor miruje saj ni potrebe po premiku v x v x = K e p x = 0 5

6 Vodenje robota regulacija pozicije 6

7 Senzor sil in navorov JR3 85M35A-I40 Slika 3: Senzor sil in navorov nameščen na vrh robota Stäubli Veličina Razpon Resolucija Sila X, Y (Fx, Fy) 200 N 0.05 N Sila Z (Fz) 400 N 0.1 N Navor X, Y, Z (Mx, My, Mz) 12 Nm Nm 7

8 Vodenje robota regulacija sile (smer Z) 1) Določimo napako (e F ) med referenčno (Fz r ) in dejansko silo (Fz): e F = Fzr Fz 2) Izračunamo napetost (u z ) potrebna za zmanjšanje napake (e F ) množena z ustreznim ojačenjem (K f ): u z = K f e F 8

9 Vodenje robota regulacija sile ni kontakta z okoljem u z ef ef ef... napaka sile (ef = 1 N) Fz r... referenčna oz. željena sila (Fz r = 1 N) Fz... trenutna merjena sila oz. sila kontakta (Fz = 0 N) u z = = K Fz f r ef Fz ef... napaka sile K f... ojačanje napake in preračun v napetost u z... napetost na motorju ef > 0 u z > 0 motor se začne vrteti navzgor 9

10 Vodenje robota regulacija sile pride do kontakta z okoljem ef ef = Fzr Fz ef... napaka sile (ef = N) Fz r... referenčna oz. željena sila (Fz r = 1 N) Fz... trenutna merjena sila oz. sila kontakta (Fz = 0 N) u z u = K ef z f ef... napaka sile K f... ojačanje napake in preračun v napetost u z... napetost na motorju ef > 0 u z > 0 pride do kontakta z okoljem motor se vrti še vedno navzgor 10

11 Vodenje robota regulacija sile pritisk v okolje ef ef = Fz r Fz ef... napaka sile (ef = 0.5 N) Fz r... referenčna oz. željena sila (Fz r = 1 N) Fz... trenutna merjena sila oz. sila kontakta (Fz = 0.5 N) u z = K f ef ef... napaka sile K f... ojačanje napake in preračun v napetost u z... napetost na motorju u z ef > 0 u z > 0 pritisk v okolje motor se vrti še vedno 11

12 Vodenje robota regulacija sile izenačenje sil ef ef = Fz r Fz ef... napaka sile (ef = 0 N) Fz r... referenčna oz. željena sila (Fz r = 1 N) Fz... trenutna merjena sila oz. sila kontakta (Fz = 1 N) u z u z = K ef ef... napaka sile K f... ojačanje napake in preračun v napetost u z... napetost na motorju ef = 0 u z = 0 sila kontakta je enaka referenčni sili, zato se motor ustavi f 12

13 Vodenje robota regulacija sile izenačenje sil 13

14 Navodila za izvedbo vaje 1) Uporabniški vmesnik na levem zaslonu bi moral izgledati podobno kot na sliki 4, na desnem zaslonu pa je prikazana vizualizacija in okno MATLAB-a (slika 5). Okno programa AdeptWindows PC Grafični uporabniški vmesnik StaubliGUI Zaganjanje in ustavljanje krmilnika Izbira načina vodenja Statusno okno Slika 4: Okna na levem namizju: AdeptWindows PC in StaubliGUI 14

15 Slika 5: Okna na desnem namizju: vizualizacija in MATLB okno 15

16 2) V MATLAB-u se premaknete v vaš delovni direktorij z ukazom cd e:\vaje\rips\staublixpc, ki ga zapišete v ukazno vrstico MATLAB-a. 3) Z ukazom uiopen('staubli_rips_fc.mdl',1) odprete vašo shemo, ki je prikazana na sliki 6. Z dvojnim klikom na rdeč blok rtforcecontrol se vam odpre urejevalnik programske kode Embedded MATLAB Editor. Slika 6: Shema načina vodenja Force control. 16

17 4) S tem ste odprli pripravljeno predlogo za pisanje programa (Slika 7). Urejevalnik Embedded MATLAB Editor boste uporabljali samo za pisanje programa in ne za prevajanje ter njegovo poganjanje. Slika 7: Odprta predloga v programskem urejevalniku Embedded MATLAB Editor 17

18 5) Vaša naloga je, da napišete tri neodvisne programe: a) Program za regulacijo položaja vrha robota. Vrh robota naj kroži po krožnici z radijem 0.05 m (enote so metri) v ravnini YZ (X = X0), s frekvenco 1 Hz. Enačbe kroženja v sferičnih (krogelnih) koordinatah: x y ω = 2 π ν b) Program za regulacijo sile v vseh treh smereh (X,Y,Z) globalnega koordinatnega sistema, kjer človek z roko vodi robot po prostoru. V tem primeru je potrebno upoštevati I. Newtonov zakon, saj mora biti v tem primeru referenčna sila enaka 0. c) Program za regulacijo sile v smeri X globalnega koordinatnega sistema in regulacijo položaja v ravnini YZ. Tu naj robot s silo kontakta 1 N v smeri osi X riše krog po tabli. 6) Ko končate z urejanjem vašo shemo prevedete z ukazom slbuild('staubli_rips'). = = r cos( ω t) r sin( ω t) 18

19 7) Uporabniški vmesnik StaubliGUI zaženete z ukazom initall. Na sliki 8 je prikazan uporabniški vmesnik StaubliGUI je prikazan na sliki 7. Napisane programe lahko testiramo na dva načina: s simulacijo robota Staubli, z robotom Staubli. Slika 8: Grafični uporabniški vmesnik StaubliGUI 19

20 Simulacija robota Staubli. Če želite poganjati simulacijo robota Staubli odprite z ukazom uiopen('staubli_rt_vis',1) vizualizacijo robota Staubli. V uporabniškem vmesniku v polju Main Control pustite obkljukano možnost Simulation. Najprej zaženete krmilnik z klikom na gumb Start Staubli, ki se nahaja v polju Main Control. V polju User Control izberete možnost Force Control. S klikom Start Control zaženete vaše vodenje, z gumbom Hold Robot pa vodenje ustavite. Poganjanje na robotu Staubli. Vizualizacije vam ni potrebno zaganjati. V uporabniškem vmesniku v polju Main Control izključite možnost Simulation. Zaženete krmilnik z klikom na gumb Start Staubli, ki se nahaja v polju Main Control. V oknu programa AdeptWindows PC pritisniti tipko e in pritisniti zelen utripajoč gumb na kontrolni plošči robota (prikazana je na sliki 2). V polju User Control izberete možnost Force Control. S klikom Start Control zaženete vaše vodenje, z gumbom Hold Robot pa vodenje ustavite. Nadzorna plošča robota Stäubli Tipka, ki gori zeleno, ko je robot pripravljen za gibanje. Ko tipka utripa zeleno, jo je potrebno pritisniti. Tipka zasilnega ustavljanja robota Slika 2: Nadzorna plošča robota Stäubli 20