POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

KATEDRA MECHATRONIKI

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Przedmiot:

Mechanika i Mechatronika

Symbol ćwiczenia:

MiM?

Tytuł ćwiczenia:

Budowa i podstawy programowania robota
przemysłowego

SPIS TREŚCI

Spis rysunków

2

1.

Cele ćwiczenia

3

2.

Podstawowe wiadomości

3

3.

Laboratoryjne stanowisko badawcze

5

3.1.

Obiekt badany

5

3.2.

Urządzenia dodatkowe

6

3.3.

Oprogramowanie

6

4.

Program ćwiczenia - wykaz zadań do realizacji

6

5.

Przykład realizacji zadania – programowanie określonej trajektorii ruchu

7

6.

Raport

7

7.

Pytania

7

Literatura

8

MECHANIKA I MECHATRONIKA – instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Budowa i podstawy programowania robota przemysłowego

2

SPIS RYSUNKÓW

1.

Schemat strukturalny robota przemysłowego.

3

2.

Oznaczenia literowe oraz symbole par kinematycznych obrotowej i pryzmatycznej.

4

3.

Konfiguracja stawowa manipulatora: robot typu PUMA 500 i jego schemat
kinematyczny.

4

4.

Konfiguracja sferyczna manipulatora: robot typu Stanford i jego schemat
kinematyczny.

4

5.

Konfiguracja SCARA: robot typu AdeptOne i jego schemat kinematyczny.

5

6.

Konfiguracja cylindryczna: robot typu GMF M-100 i jego schemat kinematyczny.

5

7.

Konfiguracja kartezjańska: robot portalowy typu Cincinnati Milacron T3 886 i
jego schemat kinematyczny.

5

8.

Elementy składowe systemu robota przemysłowego Kuka KR3.

6

9.

Widok okna oprogramowania KSS sterującego pracą robota KR3.

6

MECHANIKA I MECHATRONIKA – instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Budowa i podstawy programowania robota przemysłowego

3

1. CELE ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z następującymi zagadnieniami:



Poznanie elementów składowych nowoczesnego robota przemysłowego.



Podstawowa obsługa robota przemysłowego z poziomu panelu programowania.



Ręczne sterowanie ruchem robota w różnych układach współrzędnych.



Programowanie robota przez uczenie.



Bezpieczne testowanie i uruchamianie programu sterującego ruchem robota.

2. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI

Robot przemysłowy jest to manipulator wielofunkcyjny, skonstruowany do przenoszenia

materiałów, części, narzędzi lub specjalnych przyrządów mający programowane ruchy w celu

wykonania różnorodnych zadań [1]. Schemat strukturalny typowego robota przemysłowego

jest przedstawiony na rys. 1.

Rys. 1. Schemat strukturalny robota przemysłowego.

Ramię robota inaczej nazywane manipulatorem stanowi część mechaniczną systemu robota.

Na końcu ramienia mogą znajdują się różne narzędzia, którymi posługuje się robot i w

zależności od konkretnej aplikacji mogą to być chwytaki, końcówki spawalnicze i inne.

Manipulator robota przemysłowego tworzy tak zwany łańcuch kinematyczny, czyli zbiór ciał

sztywnych (członów robota) połączonych ze sobą w sposób umożliwiający względny ruch

sąsiednich członów. Ruch ten jest możliwy dzięki łączeniu sąsiednich członów za pomocą tak

zwanych par kinematycznych (przegubów). Najczęściej stosowanymi w praktyce przegubami

są przeguby obrotowe i przeguby pryzmatyczne. Przeguby obrotowe są parami

kinematycznymi pozwalającymi na względny ruch obrotowy pomiędzy sąsiednimi członami.

Natomiast przeguby pryzmatyczne, zwane też przegubami liniowymi, umożliwiają względny

ruch liniowy pomiędzy sąsiednimi członami. Na rys. 2 przedstawiono oznaczenia literowe

oraz stosowane symbole graficzne obu wymienionych rodzajów par kinematycznych.

MECHANIKA I MECHATRONIKA – instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Budowa i podstawy programowania robota przemysłowego

4

Rys. 2. Oznaczenia literowe oraz symbole par kinematycznych obrotowej i pryzmatycznej.

Współcześnie stosowane roboty przemysłowe mają manipulatory o sześciu bądź mniejszej

liczbie stopni swobody. Roboty przemysłowe można sklasyfikować pod względem struktury

kinematycznej, biorąc pod uwagę pierwsze trzy stopnie swobody (przeguby), na pięć grup:

o

Konfiguracja stawowa (RRR) – rys. 3,

o

Konfiguracja sferyczna (RRP) – rys. 4,

o

Konfiguracja SCARA (RRP) – rys. 5,

o

Konfiguracja cylindryczna (RPP) – rys. 6,

o

Konfiguracja kartezjańska (PPP) – rys. 7.

Rys. 3. Konfiguracja stawowa manipulatora: robot typu PUMA 500 i jego schemat kinematyczny [3].

Rys. 4. Konfiguracja sferyczna manipulatora: robot typu Stanford i jego schemat kinematyczny [3].

MECHANIKA I MECHATRONIKA – instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Budowa i podstawy programowania robota przemysłowego

5

Rys. 5. Konfiguracja SCARA: robot typu AdeptOne i jego schemat kinematyczny [3].

Rys. 6. Konfiguracja cylindryczna: robot typu GMF M-100 i jego schemat kinematyczny [3].

Rys. 7. Konfiguracja kartezjańska: robot portalowy typu Cincinnati Milacron T3 886 i jego schemat

kinematyczny [3].

Zakres zastosowań robotów przemysłowych obejmuje między innymi takie dziedziny jak

spawanie, zgrzewanie, manipulację, paletyzację, montaż, malowanie i wiele innych.

3. LABORATORYJNE STANOWISKO BADAWCZE

3.1. Obiekt badany



System robota przemysłowego Kuka KR3, na który składają się: panel programowania,

szafa sterująco-zasilająca i manipulator (rys. 8).

MECHANIKA I MECHATRONIKA – instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Budowa i podstawy programowania robota przemysłowego

6

Rys. 8. Elementy składowe systemu robota przemysłowego Kuka KR3.

3.2. Urządzenia dodatkowe

Brak

3.3. Oprogramowanie



Kuka System Software KSS (rys. 9).

Rys. 9. Widok okna oprogramowania KSS sterującego pracą robota KR3.

4. PROGRAM ĆWICZENIA – WYKAZ ZADAŃ DO REALIZACJI



Zapoznanie się z elementami składowymi robota przemysłowego Kuka KR3 oraz ich

funkcjami.



Określenie konfiguracji kinematycznej robota, sporządzenie schematu kinematycznego.



Zapoznanie się z obsługą panelu programowania robota.

MECHANIKA I MECHATRONIKA – instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Budowa i podstawy programowania robota przemysłowego

7



Napisanie programu wykorzystującego instrukcje pozycjonowania typu PTP według

wskazówek prowadzącego.



Uruchomienie i przetestowanie napisanego programu.

5. PRZYKŁAD REALIZACJI ZADANIA – PROGRAMOWANIE OKREŚLONEJ

TRAJEKTORII RUCHU

Poniżej przedstawiono widok przykładowego programu napisanego w języku KRL (Kuka

Robot Language) realizujący ruch chwytaka pomiędzy trzema wybranymi punktami P1, P2 i

P3. Program taki realizuję się metodą programowania przez uczenie, czyli zapamiętywanie

wybranych położeń narzędzia robota.

1 INI
2 PTP HOME Vel= 100 % DEFAULT
3 ;Zasadnicza część programu
4 PTP P1
5 PTP P2
6 PTP P3
7 PTP HOME Vel= 100 % DEFAULT

W programie wykorzystano najprostsze komendy ruchowe typu PTP (ang. Point To Point).

Realizacja programu rozpoczyna się i kończy przejściem robota do pozycji spoczynkowej

HOME.

6. RAPORT

Raport z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego powinien zawierać:



Krótki opis robota.



Schemat kinematyczny robota z propozycją przyporządkowania układów współrzędnych.



Przebieg ćwiczenia (główne czynności).



Opis zadania programistycznego, które należało wykonać.



Listing napisanego programu wraz z komentarzami.



Podsumowanie i wnioski.

7. PYTANIA

1. Co znaczy zapis RRR w odniesieniu do struktury kinematycznej robota ? Jakie są inne

możliwości w tym względzie ?

2. Na czym polega pozycjonowanie typu PTP robota przemysłowego ? Jak jeszcze można

pozycjonować robota ?

MECHANIKA I MECHATRONIKA – instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Budowa i podstawy programowania robota przemysłowego

8

3. Co to jest łańcuch kinematyczny ?

4. Czym różni się para kinematyczna obrotowa od pryzmatycznej ? Jakie są ich wady i

zalety ?

LITERATURA

1. Honczarenko J.: Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie. Wydawnictwa Naukowo-

Techniczne, Warszawa 2004.

2. Craig J. J.: Wprowadzenie do robotyki. Mechanika i sterowanie. Wydawnictwa Naukowo-

Techniczne, Warszawa 1995.

3. Spoong M., W., Vidyasagar M.: Dynamika i sterowanie robotów. WNT, Warszawa 1997.

4. Oprogramowanie KUKA System Software. Instrukcja obsługi i programowania. Kuka

Roboter GmbH 2005.

5. Oprogramowanie KUKA System Software. Programowanie – użytkownik. Kuka Roboter

GmbH 2005.

Opracowanie: Damian Krawczyk

Gliwice, 2010