ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ - ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ

Transcript

1 Τίτλος Μαθήματος ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ - ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ Καθηγητής Δρ.Δ.Σαγρής ΣΕΡΡΕΣ, ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2015

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Το έργο αυτό αδειοδοτείται από την Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές Άδεια. Για να δείτε ένα αντίγραφο της άδειας αυτής, επισκεφτείτε Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

3 - Διδάσκων Δημήτριος Σαγρής (Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός) Σχήμα Β1 Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται σε ρομπότ Σχήμα Β2 1

4 Απόλυτοι οπτικοί ψηφιοποιητές Σχήμα Β3 Μέλη και αρθρώσεις βραχίονα Εργαλείο κατεργασίας (end-effector) Άκρο κατεργασίας (TCP) Χειριστήριο βραχίονα (teaching box) Κινητήρας Ελεγκτής βραχίονα (controller) Μέρη ρομποτικού συστήματος Σχήμα Β4 2

5 On-line χειρισμός robot με χρήση teaching box Σχήμα Β5 On-line χειρισμός robot με χρήση εφαρμογής σε υπολογιστή Σχήμα Β6 3

6 Off-line χειρισμός robot με χρήση εφαρμογής σε υπολογιστή Σχήμα Β7 Παραδείγματα ρομποτικών εφαρμογών Σχήμα Β8 4

7 Ωφέλιμο Φορτίο: βάρος που μπορεί να μεταφέρει το άκρο του βραχίονα. Σημείο εφαρμογής του βάρους θεωρείται η φλάντζα του καρπού. Αυτό το φορτίο δεν είναι σταθερό και εξαρτάται από την ταχύτητα με την οποία πρόκειται να κινηθεί ο καρπός. Επαναληψιμότητα: δυνατότητα του βραχίονα να γυρίσει στο ίδιο σημείο μετά από αρκετές επαναλήψεις και δίνεται ως εύρος μέσα στο οποίο ο βραχίονας θα τερματίσει την κίνηση. Η απόκλιση οφείλεται στο ότι κατά τη λειτουργία του το ρομπότ είναι δυνατό να χάσει λίγο από τη μέτρηση της θέσης με αποτέλεσμα να μη μπορεί να επιστρέψει στη συγκεκριμένη θέση μετά από ορισμένους κύκλους λειτουργίας. Ακρίβεια: ικανότητα του ρομπότ να πηγαίνει ακριβώς στη θέση που του έχει δοθεί εντολή να πάει. Εξαρτάται κυρίως από τη διακριτότητα των εξαρτημάτων ελέγχου, τη μηχανολογική σύνδεση των μελών του και το ελάχιστο επιτρεπόμενο σφάλμα που επιβάλλει η ευστάθεια της λειτουργίας των σέρβο. Επηρεάζεται από το είδος και το μέγεθος του εκάστοτε φορτίου, σε αντίθεση με την επαναληψιμότητα. Βασικές έννοιες Σχήμα Β9 Επαναληψιμότητα και ακρίβεια Σχήμα Β10 5

8 Τυπικά εμπορικά ρομπότ Σχήμα Β11 Τυπικά εμπορικά ρομπότ Σχήμα Β12 6

9 Τυπικά εμπορικά ρομπότ Σχήμα Β13 Τυπικά εμπορικά ρομπότ Σχήμα Β14 7

10 Τυπικά εμπορικά ρομπότ Σχήμα Β15 Εκπονητής: Καραγεωργίου Ηλίας Μάρτιος 2013 Επιβλέπων: Δρ. Σαγρής Δ. Πτυχιακές εργασίες Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας - Σέρρες Σχήμα Β16 8

11 Εκπονητές: Παρασκευαΐδης Κων/νος Εμμανουηλίδης Αθανάσιος Νοέμβριος 2013 Επιβλέπων: Δρ. Σαγρής Δ. Πτυχιακές εργασίες Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας - Σέρρες Σχήμα Β17 Εκπονητές: Κοσμάς Δημήτριος Αγάπης Σόλων Ιανουάριος 2014 Επιβλέπων: Δρ. Σαγρής Δ. Πτυχιακές εργασίες Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας - Σέρρες Σχήμα Β18 9

12 Εκπονητής: Ασημάκης Φίλλιπος Μάιος 2013 Επιβλέπων: Δρ. Σαγρής Δ. Πτυχιακές εργασίες Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας - Σέρρες Σχήμα Β19 Σχήμα Β20 10

13 Για κάθε ζεύγος ισχύει: k + f = 6 = μεταφορικές 3 περιστροφικές Επίπεδο - Σφαίρα Κινηματικά ζεύγη Σχήμα Β21 Επίπεδο - Κύλινδρος Κινηματικά ζεύγη Σχήμα Β22 11

14 Επίπεδο ζεύγος Κινηματικά ζεύγη Σχήμα Β23 Σφαιρικό ζεύγος Κινηματικά ζεύγη Σχήμα Β24 12

15 Κυλινδρικό ζεύγος Κινηματικά ζεύγη Σχήμα Β25 Ελικοειδές με βήμα p=0 Περιστροφής Ελικοειδές ζεύγος v y =pω y /2π Ελικοειδές με βήμα p= Πρισματική Κινηματικά ζεύγη Σχήμα Β26 13

16 Πίνακας κινηματικών ζευγών Σχήμα Β27 Σχήμα Β28 14

17 Κινηματικές αλυσίδες (Κλειστές - Ανοιχτές) Σχήμα Β29 Κινηματικές αλυσίδες (Κλειστές - Ανοιχτές) Σχήμα Β30 15

18 Ρώσικη μέθοδος 5 F 6n k ck k 1 Γερμανική μέθοδος c F 6 n c fi i1 M F 6 (Κινητικότητα = Βαθμός ελευθερίας 6 κινήσεις πλαισίου) 5 M 6m k ck k 1 M 6m 5c5 4c4 3c3 2c2 c1 c M 6 m c fi i1 Όπου: n = αριθμός μελών m = αριθμός κινητών μελών c = αριθμός ζευγών k i = αριθμός συνδέσεων ζεύγους i (μη επιτρ. κινήσεων) c k = αριθμός ζευγών τάξεως k f i = αριθμός ελευθεριών ζεύγους i Ανοιχτή αλυσίδα c n 1 m c M fi i1 Κλειστή αλυσίδα c n m 1 c M fi 6 i1 Βαθμός ελευθερίας και κινητικότητας μηχανισμού Σχήμα Β31 Μέλη: 1,2 και 3 Αρθρώσεις: Α R Περιστροφής (f=1) Β R Περιστροφής (f=1) C P Πρισματική (f=1) D TCP (Tool Center Point) Άκρο κατεργασίας του ρομπότ Άρα: F = 9 Μ = 3 Αλυσίδα ρομποτικού βραχίονα τριών βαθμών ελευθερίας (RRP) Σχήμα Β32 16

19 ΑΣΚΗΣΗ 1 η Υπολογισμός βαθμού ελευθερίας και κινητικότητας Α) σειριακού Β) παράλληλου μηχανισμού Σχήμα Β33 17