LABORATORIUM ROBOTY I MANIPULATORY
Temat: Badanie wybranych parametrów funkcjonalnych robotów przemysłowych Grupa:
ImiÄ™ i Nazwisko Ocena Data wykonania lab:
1
2 Data oddania spr:
3
1. Wprowadzenie
(min. 4 ZDANIA NA TEMAT)
2. Przedstawienie obiektu badań
a) Manipulator o strukturze szeregowej
(KRÓTKI OPIS BADANEGO OBIEKTU)
(SCHEMAT STRUKTURALNY)
Rys. 1. Schemat strukturalny manipulatora
b) Analiza strukturalna
( OPIS SCHEMATU STRUKTURALNEGO)
Tab. 1. Klasyfikacja i oznaczenia par kinematycznych stosowanych w manipulatorze
Pary kinematyczne Liczba stopni Liczba więzów oznaczenie klasa
swobody
obrotowa 1 5 5
Ruchliwość manipulatora wg kryterium Kutzbacha-Grublera przedstawia się jako:
( ) " (w1)
gdzie:
w- ruchliwość mechanizmu,
n - liczba ogniw ruchomych i nieruchomych,
- liczba par kinematycznych i klasy.
c) Pozycja i orientacja członu roboczego względem układu podstawy manipulatora
( SCHEMAT MANIPULATORA Z ZAZNACZONYMI UKA
ADAMI, WERSORAMI, WEKTOREM
POZYCJI)
Rys. 2. Wektor pozycji pam członu roboczego względem układu podstawy manipulatora
( MACIERZ ORIENTACJI CZA
ONU ROBOCZEGO WZGL
DEM PODSTAWY MANIPULATORA)
1
3. Wyznaczenie powtarzalności pozycjonowania manipulatora
a) Stanowisko pomiarowe
(Należy umieści schemat stanowiska pomiarowego)
b) Wyznaczenie wektora pozycji członu roboczego względem układu {xyz} na podstawie
długości linek pomiarowych
człon roboczy
P(xp, yp, zp)
z
l1
linka pomiarowa
y
A(0, a, 0)
platforma pomiarowa
l2
, 0)
l3
a
b
x
B(0, 0, 0) C(b, 0, 0)
czujnik linkowy
Rys. ? .
Wyznaczono pozycję członu roboczego na podstawie zależności określających długość każdej z
linek
(li  długość i linki, gdzie i = 1, 2, 3) jako:
||AP|| = l1
||BP|| = l2 (w?)
||CP|| = l3
WykorzystujÄ…c oznaczenia przedstawione na rys. ? otrzymano:
l12 = xp2 + (yp- a) 2 + zp2
l22 = xp2 + yp2 + zp2 (w?)
l32 = (xp- b) 2 + yp2 + zp2
Rozwiązując równanie otrzymano pozycję członu roboczego względem układu {xyz} jako:
xp= (l22 - l32 + b 2)/(2b)
yp= (l22  l12 + a2)/(2a) (w?)
zp = Ä…(l22 - xp 2 - yp2 )1/2
Ograniczono się tylko do jednej konfiguracji ze względu na sposób zamocowania czujników
umożliwiający pomiar tylko dla zp>0.
2
c) Powtarzalność pozycjonowania manipulatora
Wzór ì (odchylenie standardowe)
d) Wykonanie pomiaru i analiza wyników
Nr Wartość sygnału Długość linek Współrzędne wektora pozycji
pomiaru członu roboczego w ukł. {xyz}
I l1 [?] l1 [?] l3 [?] l2 [?] l3 [?] l2 [?] xi [?] yi [?] zi [?]
1
2
&
n

ì
2ì
4. Wyznaczenie sztywności statycznej manipulatora szeregowego 6R z wykorzystaniem
czujników linkowych
e) Stanowisko pomiarowe
(Należy umieści schemat stanowiska pomiarowego)
f) Macierz sztywności
Macierz sztywności manipulatora o strukturze szeregowej przedstawia się jako:
k11 k12 Lð k16
éð Å‚ð
Ä™ðk k22 Lð k26 Å›ð
21
Ä™ð Å›ð (w?)
š =ð
Ä™ð Å›ð
Mð Mð Oð Mð
Ä™ð Å›ð
k62 Lð k66 ûð
ëðk61
gdzie: kij = ; [p1 p2 & p6] = [x y z Ä… ² Å‚] oznaczajÄ… współrzÄ™dne wektora pozycji i macierzy
Å›ðFj Å›ðpi
orientacji członu roboczego manipulatora; [F1 F2 & F6] = [Fx Fy Fz Mx My Mz] współrzędne siły i
momentu obciążenia zewnętrznego.
Dla i = j elementy macierz sztywności odnoszące się do zgodnych kierunki obciążeń i przemieszczeń, a
dla i `" j współczynniki wpływu obciążenia kierunku na przemieszczenie w innym kierunku.
Ze względu na obciążenie siłą pionową Fz rozważano tylko linowe zależności przemieszczenia członu
roboczego od siły, czyli następujące elementy macierz K: k13 , k23, k33 .
g) Wykonanie pomiaru
POMIAR STATYCZNY
TRZY PUNKTY
P1
P2
3
P3
(Czujniki linkowe: PRZELICZNIK 10 V  1m, dokładność ą0,15 mm)
Tab. 2. Współrzędnie kartezjańskie i konfiguracyjne członu roboczego określone względem układu podstawy
manipulatora dla położenia P1
Współrzędne kartezjańskie
X [mm] Y [mm] Z [mm] w [o] p [o] r [o]
WspółrzÄ™dne konfiguracyjne ¸i [o], i = 1, & , 6
1 2 3 4 5 6
Tab. 3a. Wyniki pomiarów otrzymane w położeniu P1 manipulatora
Nr Wartość sygnału Długość linek Współrzędne wektora pozycji
pomiaru członu roboczego w ukł. {xyz}
i l1 [?] l1 [?] l3 [?] l2 [?] l3 [?] l2 [?] xi [?] yi [?] zi [?]
1
2
&
n
Tab. 3b. Wyniki pomiarów otrzymane w położeniu P1 manipulatora
Nr masa obciążenie Współrzędne wektora pozycji Ugięcie członu roboczego
pomiaru członu roboczego w ukł. {xyz}
i m [?] FZ [?]
xi [?] yi [?] zi [?] "xi [?] "yi [?] "zi [?]
1
2
&
n
gdzie: "xi = xi-x0, "yi = yi-y0, "zi = zi-z0
h) Analiza wyników
Charakterystyki
4
1
0.5
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Dð x [mm]
1
0.5
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Dð y [mm]
1
0.5
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Dð z [mm]
(Wyznaczyć współczynniki macierzy sztywności: k13 , k23, k33 )
(KRZYWA REGRESJI dla Fz("z) współczynnik k33 dla całego pomiaru)
5. Wnioski
(wnioski wypunktowane)
5
z
F [N]
z
F [N]
z
F [N]