Τμήμα Μηχανολογίας Τ.Ε.Ι. Κρήτης Εισαγωγή στην Ρομποτική 1
Γενική περιγραφή ρομποτικού βραχίονα σύνδεσμοι αρθρώσεις αρπάγη Περιστροφική Πρισματική Βάση ρομποτικού βραχίονα 3 Βασικές ρομποτικές αρθρώσεις 4 2
Πιο σύνθετες αρθρώσεις Ανθρώπινες αρθρώσεις 3
Βαθμοί Κινητικότητας και Βαθμοί Ελευθερίας Ρομποτικών Χειριστών 4
Ωφέλιμο φορτίο, Επαναληψιμότητα και Ακρίβεια Επαναληψιμότητα και Ακρίβεια 2mm 6mm Καλή Επαναληψιμότητα Κακή Ακρίβεια 2mm Καλή Επαναληψιμότητα Καλή Ακρίβεια Κακή Επαναληψιμότητα Κακή Ακρίβεια Θέσεις που πήρε το ρομπότ: Απαιτούμενη θέση: 5
Χώρος εργασίας βραχίονα Χώρος εργασίας βραχίονα 6
Ευθεία & Αντίστροφη Κινηματική 7
Κινηματική Ρομποτικού Βραχίονα Κινηματική: Η μελέτη της κίνησης του ρομπότ στον χώρο χωρίς να εξετάζουμε τις δυνάμεις που την προκαλούν Ευθεία κινηματική ανάλυση Ποια είναι η θέση και ο προσανατολισμός του άκρου (εργαλείου, αρπάγης) όταν ξέρω τις γωνίες των αρθρώσεων του ρομπότ; Βοηθάει στην προσομοίωση Αντίστροφη κινηματική ανάλυση. Ποιες γωνίες αρθρώσεων επιτυγχάνουν μία επιθυμητή θέση του άκρου; Βοηθάει στον έλεγχο Η δυναμική: εξετάζει ταυτόχρονα την κίνηση του ρομπότ σε σχέση με τις ροπές και τις δυνάμεις που την προκαλούν ( λαμβάνεται υπ όψιν η μάζα και η αδράνεια του ρομπότ) 15 Ευθεία & Αντίστροφη Κινηματική Ανάλυση Ευθύ Κινηματικού προβλήματος Βήμα 1: Όρισε τις τιμές των μεταβλητών των αρθρώσεων Βήμα 2: Προσδιόρισε θέση & προσανατολισμό του άκρου (X = f (Q)) Ανάλυση Αντίστροφου Κινηματικού προβλήματος Βήμα 1: Όρισε θέση & προσανατολισμό του άκρου Βήμα 2: Προσδιόρισε τις τιμές των μεταβλητών των αρθρώσεων για να επιτευχθεί η θέση & ο προσανατολισμός του άκρου (Q = f -1 (X)) 8
Υπάρχει λύση για το αντίστροφο κινηματικό; Στόχος Για ένα στόχο έξω από τον χώρο εργασίας του ρομπότ δεν υπάρχει λύση για το αντίστροφο κινηματικό Περιορισμοί στις αρθρώσεις έχουν σαν αποτέλεσμα οι πιθανές λύσεις να μην είναι όλες εφαρμόσιμες 17 Υπάρχει μία μόνο λύση για το αντίστροφο κινηματικό; Στόχος Για ένα στόχο μέσα στον χώρο εργασίας του ρομπότ πιθανόν να υπάρχουν πάνω από μία λύσεις Κανόνες επιλογής λύσης 18 9
Κανόνες επιλογής λύσης -Πλησιέστερης -Αποφυγή εμποδίων -Κίνηση μικρών αρθρώσεων Ο αριθμός των λύσεων εξαρτάται από: 1) Αριθμό αρθρώσεων 2) Παραμέτρους των συνδέσμων 3) Έύρος κίνησης των αρθρώσεων 19 Χώρος των αρθρώσεων και Καρτεσιανός χώρος δράσης του ρομπότ Χώρος των αρθρώσεων (q 1,q 2,,q n ) Ευθύ κινηματικό Αντίστροφο κινηματικό Καρτεσιανός χώρος (x,y,z,α,β,γ) 10
Πλαίσια συντεταγμένων για τον προγραμματισμό του ρομπότ Πλαίσιο κάμερας Πλαίσιο άκρου x Πλαίσιο συνδέσμου z Πλαίσιο βάσης x x y z y x x Πλαίσιο συντεταγμένων Τραπεζιού Πλαίσιο στόχου 21 Τροχιά ρομπότ σε βιομηχανικό περιβάλλον Μετακίνησε τον σωλήνα από το A στο D μέσω των ενδιάμεσων θέσεων B, C Τελική θέση D C B Τροχιά με μικρή ταχύτητα Εμπόδιο A Αρχική θέση 22 11
Παράμετροι τροχιάς του βραχίονα Τεχνικές εντολές Ταχύτητα Επιτάχυνση Θέση: Αρχική θέση Τελική θέση Ενδιάμεσες θέσεις Τρόπος κίνησης (PTP-motion) Κίνηση από σημείο σε σημείο Κίνηση σε ευθεία τροχιά Κίνηση σε καμπύλη τροχιά Κίνηση μέσω ενδιάμεσων σημείων 23 Κίνηση της αρπάγης Β A B C A Β MOVE MOVES Α C Α C 24 12
Κίνηση από σημείο σε σημείο PTP-κίνηση (point to point) t 2 t 2 >t 1 q 2 q 2 B A t 1 q 1 q 1 Επίλυση του αντίστροφου κινηματικού μόνο για την αρχική (Α) και την τελική θέση(β) Σχεδίαση τροχιάς με τον ίδιο χρόνο δράσης για κάθε άρθρωση 25 Κίνηση σε ευθεία τροχιά και πιθανά προβλήματα στον καρτεσιανό χώρο Μη επιτεύξιμα ενδιάμεσα σημεία Ιδιάζοντα σημεία στο καρτεσιανό μονοπάτι A C B 26 13
Σχεδίαση τροχιάς στο χώρο των αρθρώσεων Τροχιά µε πολυώνυµα 3ης Τάξης Τροχιά µε πολυώνυµα 5ης Τάξης Τροχιά µε παραβολική µίξη 27 Τροχιά με παραβολική μίξη q f Συμμετρική τροχιά t0 = 0 Σταθερή Ταχύτητα παραβολ Παραβολή ή q(t ɺ ) = 0 f q(t ) = q f f εευθεία ία V q 0 Παραβολή παραβολ Parabola ή α 0 t b t f t b (sec) 28 14
Σύνοψη των τροχιών Προφίλ θέσης Προφίλ ταχύτητας Προφίλ επιτάχυνσης 29 15