Robot przemysłowy
Mitsubishi RV-2AJ
Podręcznik dla
operatora
1. Ogólne informacje
RV-2AJ jest ręko podobnym robotem o pięciu osiach swobody, wyró\niającym się
najnowszą technologią zastosowaną przy konstrukcji ramienia i układu sterowania.
Zaprezentowany po raz pierwszy na targach w Hanowerze 2000, jest ju\ uwa\any za godnego
następcę legendarnego robota RV-M1. Ten zminiaturyzowany robot umo\liwia manipulację i
pozycjonowanie obiektów o wadze do 2 kg.
Jego smukła sylwetka pozwala na prostą instalację nawet w bardzo małej przestrzeni i
wkomponowanie go w linię produkcyjną. Wysokiej precyzji serwo-silniki AC zapewniają pewną i
bezawaryjną pracę. Technologia absolutnych przetworników poło\enia pozwala w ka\dej chwili na
wyłączenie robota i ponowne rozpoczęcie pracy z dokładnie tej samej pozycji, bez straty czasu na
szukanie zerowego punktu odniesienia i unikając tym samym ryzyka kolizji. To nowe dziecko w
rodzinie robotów posiada identyczny kontroler jak jego więksi bracia, z takimi samymi
mo\liwościami oraz identycznym językiem programowania. Mózgiem tego kontrolera jest 64 -
bitowe CPU, które w trybie wielozdaniowym mo\e wykonywać do 32 zadań jednocześnie. Oznacza
to, \e gdy RV-2AJ wykonuje sekwencyjne ruchy, to mo\e on jednocześnie, przez interfejs, odbierać
dane o pozycji, włączać wejścia i wyjścia, dokonywać obliczeń a ponadto wykonywać jeszcze 28
innych zadań jednocześnie!
Kontroler robota mo\e być wyposa\ony w dodatkowe karty, pozwalające na zwiększenie
jego stopni swobody, co daje RV-2AJ mo\liwość nieograniczonych zastosowań. Dla przykładu,
przestrzeń robocza mo\e być powiększona przez dodanie osi linearnej. Pozwoli to efektywnie i
tanio zrealizować rozwiązanie w kilku maszynach, liniach produkcyjnych, przy wymianie narzędzi
lub zrobotyzowanych laboratoriach.
Robot wyposa\ony jest w standardowy interfejs RS-232 oraz 16 cyfrowych I/0 (wejść i
wyjść) niezbędnych do komunikacji z otaczającym go sprzętem. Dodatkowy sieciowy moduł (z
protokołem TCP/IP) pozwala na zintegrowanie RV-2AJ z siecią Ethernet. Wysokie osiągi tej sieci
pozwalają na szybką wymianę danych i bardzo szybkie czytanie oraz wpisywanie współrzędnych
pozycji. Inne cechy wyró\niające nowy robot i kontroler nowej generacji Mitsubishi, to łącza z
siecią CC-link oraz (w niedalekiej przyszłości) mo\liwość integracji kontrolera w siecią Profibus.
2. Podstawowe parametry techniczne RV-2AJ
Tabela 1 Ogólne dane techniczne robota
Jednostka kinematyczna
Konstrukcja Pionowa przegubowa
Liczba stopni swobody 5
Napędy elektryczne Silniki prądu zmiennego AC
Zasięg 250 + 160 mm
J1 300o (-150o do +150o ) (max. prędkość 180 /s)
J2 180o (-60o do +120o) (max. prędkość 90 /s)
Zakres
J3 230o (-110o do +120o)(max. prędkość 135 /s)
przemieszczeń
J5 180 o (-90 o do +90 o) (max. prędkość 180 /s)
J6 400 o (-200 o do +200 o) (max. prędkość 210 /s)
Prędkość maksymalna 2100 mm/s
Udzwig 1.2 kg
Dokładność pozycjonowania +0.02 mm
Pomiar pozycji Optyczne enkodery absolutne
Pozycja ustawienia robota Horyzontalna
Masa 17 kg
Warunki otoczenia - temperatura 5& 40 C
Jednostka sterująca
Programowanie Przez nauczanie, MDI (manual data input)
System kontroli PTP, CP
Procesor 64 bitowy RSC/DSP
Ilość pozycji 2500
Pamięć Ilość kroków programu 5000
Liczba programów 88
Złącze ręcznego panelu sterowania (RS-422),
Interfejs
port (RS-232C)
Urządzenie programujące Komputer klasy PC
Język programowania MELFA-BASIC IV i MoveMaster Command
Zewnętrzne I/O 16 wejść, 16 wyjść, EMERGENCY STOP
Wymiary 212 mm x 290 mm x 151 mm
Masa 8 kg
3. Budowa modułu z robotem przemysłowym.
Robot Mitsubishi Movmaster RV-2AJ składa się z:
1) Ramienia robota,
2) Chwytak robota,
3) Manipulatora sztywno mocowanego do podło\a,
4) Ręcznego panelu programowania,
5) Jednostki sterującej połączonej przewodami z robotem.
1
2
3
4
5
Rysunek 1 Budowa stanowiska roboczego.
4. Konstrukcja robota przemysłowego
Rysunek 2 Manipulacyjna część robota: 1- podstawa, 2- korpus obrotowy, 3- ramie dolne, 4- ramie górne, 5- przegub.
Tabela 2 Zakres ruchów części manipulacyjnej
Zakres przemieszczeń
Kąt
obrót korpusu J1 300o (-150o do +150o )
pochylenie ramienia dolnego J2 180o (-60o do +120o)
pochylenie ramienia górnego J3 230o (-110o do +120o)
pochylenie przegubu J5 180 o (-90 o do +90 o)
obrót przegubu J6 400 o (-200 o do +200 o)
Rysunek 3 Podstawowe wymiary jednostki sterującej i manipulatora.
5. Opis jednostki sterującej.
Jednostka sterująca robota RV-2AJ ma zwartą, przejrzystą konstrukcję, w której znajdują się
wszystkie niezbędne elementy potrzebne do sterowania robotem za pomocą manipulatora.
Jednostka wyposa\ona jest w interfejs RS-232. Dodatkowy sieciowy moduł (z protokołem TCP/IP)
pozwala na zintegrowanie RV-2AJ z siecią Ethernet. Jednostka zasilana jest napięciem zmiennym
220V.
Rysunek 4 Rzeczywisty wygląd jednostki sterującej CR1 571.
Rysunek 5 Wygląd schematyczny jednostki sterującej.
1) SVO ON, przycisk włączania serwomechanizmu.
2) SVO OFF, powoduje wyłączenie serwomechanizmu.
3) START, uruchamia program i umo\liwia ponowny powrót do pracy robota, jeśli wcześniej
zatrzymaliśmy go przyciskiem stop.
4) STOP, Powoduje zatrzymanie robota, serwomechanizm nie wyłącza się.
5) RESET, naciśnięcie powoduje resetowanie wykonywanego programu oraz słu\y do
kasowania komunikatu o wykrytym błędzie.
6) END, powoduje zatrzymanie programu w ostatniej linii albo po stwierdzeniu końca.
7) CHANG DISP, umo\liwia przechodzenie między opcjami wyświetlanymi przez
wyświetlacz np. Nazwa Programu Prędkość wykonywania programu.
8) UP/DAWN, umo\liwia zmianę wyświetlanego przez wyświetlacz programu bądz prędkości
wykonywanego programu.
9) EMG STOP zatrzymuje robot w awaryjnych stanach. Powoduje wyłączenie
serwomechanizmu.
10) REMOVE T/B Jest u\ywany do łączenia i rozłączania T/B.
11) POWER, włącza zasilanie jednostki sterującej.
12) Złącze szeregowe RS-232C, umo\liwia połączenie jednostki sterującej z PC.
13) Złącze ręcznego panelu programowania.
14) Przełącznik trybu pracy:
AUTO (Op.) tylko operacje z kontrolera są wa\ne, operacje w tym trybie z zewnętrznymi
urządzeniami nie są mo\liwe.
TEACH operacje od panelu sterowania są wa\ne.
AUTO (Ext.) tylko operacje z zewnętrznego urządzenia są wa\ne.
6. Opis panelu sterowania
Dzięki panelowi mo\na sterować robotem ręcznie, pisać programy lub doprowadzać do
wybranych punktów na trajektoriach. Umo\liwia on programiście du\ą swobodę ruchów i
swobodne sterowanie robotem.
.
Ó! Rysunek 6 Wygląd schematyczny panelu sterowania.
Ó!
Ó!
Ó!
1) EMG.STOP, przyciśnięcie powoduje
nagłe wyłączenie serwomechanizmu.
Włączenie ponowne serwomechanizmu
jest mo\liwe po przekręceniu przycisku
zgodnie ze wskazówkami zegara.
2) DISABLE/ENABLE, włącza i
wyłącza mo\liwość sterowania
robotem za pomocą panelu sterowania.
Przełącznik ten jest bardzo wa\ny
nale\y zwrócić na niego uwagę gdy\
nieumiejętne korzystanie powoduje
blokadę całego robota.
3) Wyświetlacz ułatwiający sterowanie
oraz kontrolowanie robota.
4) Umo\liwiają sterowanie robotem w
układach współrzędnych związanych z
narzędziem, współrzędnych osiowych
oraz współrzędnych globalnych. Mo\na
te\ dzięki tym przyciskom odczytać
dokładne bie\ące poło\enie części
roboczej robota.
5) MENU, przycisk ten pokazuje ekran
menu.
6) STOP ten przycisk działa podobnie jak przycisk stop na jednostce sterującej, powoduje
zatrzymanie wykonywania programu i pracy robota, pomimo \e przełącznik na panelu
sterowania jest w pozycji DISABLE.
7) STEP/MOVE, sterowanie ręczne robotem jest mo\liwe dzięki trzymaniu tego przycisku
oraz przycisku znajdującego się w odwrotnej stronie panelu sterującego i wybraniu
odpowiedniego przycisku operacyjnego.
8) +/FORWD, przycisk ten jak równie\ -/BACKWD umo\liwiają przemieszczanie się między
liniami programu jak równie\ między poszczególnymi punktami pośrednimi w programie.
10) COND słu\y do edytowania programu, do wprowadzania punktów pośrednich przy pisaniu
programu.
11) ERROR RESET, słu\y do resetowanie programu oraz do kasowania komunikatu o
wykrytym błędzie.
12) Przyciski operacyjne, słu\ą do sterowania ręcznego w ró\nych układach współrzędnych jak
równie\ do pisania programów, poniewa\ po tym przyciskami kryją się zarówno liczby
jak i litery. Wprowadzenie litery jest mo\liwe z wcześniejszym przytrzymaniem przycisku
18.
13) ADD, przycisk, dzięki któremu mo\emy wprowadzać punkty pośrednie, jeśli przytrzymamy
go razem z przyciskiem 18.
15) DEL, umo\liwia kasowanie wprowadzonych liter bądz te\ znaków oraz kasowanie całych
linijek programu.
16) HAND, umo\liwia zamykanie i otwieranie chwytaka robota, jeśli naciśniemy jednocześnie
[-C(J6)] lub [+C(J6)] z przyciskiem wy\ej wymienionym.
17) INP/EXE, powoduje wprowadzenie pisanych linii programu do pamięci jednostki
sterującej.
Rysunek 7 Rzeczywisty wygląd panelu sterującego.
7. Sterowanie robotem.
Sterowanie ręczne za pomocą panelu sterowania.
Producent dał nam du\e mo\liwości w sterowaniu robotem. Jedną z tych mo\liwości jest
sterowanie za pomocą panelu sterowania. Dzięki temu sterowaniu mo\emy wpisać program do
pamięci jednostki sterującej, mo\emy wyznaczać ręcznie punkty pośrednie w programie, mo\emy
te\ poruszać robotem w ró\nych układach współrzędnych.
Sterowanie ręczne robotem mo\emy podzielić na trzy podstawowe kategorię:
1. Sterowanie w układach współrzędnych związanych z poszczególnymi osiami robota.
JOINT.
2. Sterowanie w układach współrzędnych globalnych. XYZ.
3. Sterowanie w układach współrzędnych związanych z narzędziem. TOOL.
Ad.1 Kiedy robot sterowany jest przy pomocy układów współrzędnych osiowych, wtedy ruch
ka\dego z członów jest mierzony oddzielnie. W członach obrotowych dokonuje się
pomiaru przemieszczeń kątowych, w liniowych pomiaru przebytej drogi przez człon.
Zastosowanie tego sterowania mo\e być korzystne, kiedy robot ma przemieścić się z
punktu A do B tak, aby osiągnął ten punkt poprzez ruch jednego tylko ramienia.
Przed poruszaniem robotem, nale\y wybrać układ współrzędnych, w którym robot będzie
wykonywał ruchy. Dokonujemy tego przytrzymując przycisk STEP/MOVE i wybieramy
jeden strzech przycisków, TOOL, JOINT lub XYX. W tym przypadku musimy wybrać
[STEP/MOVE] +[JOINT]. Konkretny ruch realizujemy poprzez trzymanie trzech
przycisków: przycisku STEP/MOVE, przycisku znajdującego się po odwrotnej stronie
panelu sterowania i jednego z przycisków operacyjnych wyra\ających ruch według
konkretnej osi robota.
Ó! Rysunek 8 Ogólny widok sterowania robotem według układu współrzędnym osiowych.
Przykłady sterowań:
a.) sterowanie robotem wzdłu\ osi J1 !
!
!
!
b.) sterowanie robotem wzdłu\ osi J2 !
!
!
!
c.) sterowanie robotem wzdłu\ osi J3!
!
!
!
d.) sterowanie robotem wzdłu\ osi J5 i J6 !
!
!
!
Ad.2 Je\eli robot sterowany jest w układzie współrzędnych globalnych, ruch chwytaka jest
zło\eniem przemieszczeń poszczególnych ramion. Środek układu współrzędnych znajduje
się w podstawie robota. Ruch z punktu do punktu odbywa się po linii
prostej(uruchamianych jest kilka członów) a czas dojścia jest mo\liwie kruki. Orientacja
końcówki chwytnej pozostaje niezmieniona.
Ruch ten mo\emy realizować podobnie jak w poprzednim przypadku, tylko wcześniej
musimy wybrać [STEP/MOVE] + [XYZ]. Przemieszczanie ramieniem robota dokonujemy
poprzez trzymanie trzech przycisków: przycisku STEP/MOVE, przycisku znajdującego się
po odwrotnej stronie panelu sterowania i jednego z przycisków operacyjnych
wyra\ających ruch według konkretnej osi.
Ó! Rysunek 9 Ogólny widok sterowania robotem według układu współrzędnego globalnego.
Ad.3 Sterowanie robota w układzie współrzędnych związanych z narzędziem jest podobne do
sterowania we współrzędnych globalnyc. Układ jest układem kartezjańskim, jego początek
pokrywa się w centralnym punktem narzędzia. Sterowanie tego typu jest stosowane wtedy
gdy ruch polega na przemieszczaniu TCP w kierunku jednej z osi układu związanego z
tym\e punktem.
Ruch ten mo\emy realizować podobnie jak w poprzednich przypadkach, tylko wcześniej
musimy wybrać [STEP/MOVE] + [TOOL]. Przemieszczanie ramieniem robota
dokonujemy poprzez trzymanie trzech przycisków: przycisku STEP/MOVE, przycisku
znajdującego się po odwrotnej stronie panelu sterowania i jednego z przycisków
operacyjnych wyra\ających ruch według konkretnej osi.
Ó! Rysunek 10 Ogłólny schemat sterowania robotem w układzie współrzędnych związanych z narzędziem.
8. Wymiana baterii
Pomiar pozycji ramienia robota odbywa się przy pomocy optycznych enkoderów
absolutnych. U\ycie ich wymaga określenia pozycji początkowej przy ka\dorazowym ich
uruchamianiu z tego\ to względu robot wyposa\ony jest w tzw. Beckup bartery baterie
podtrzymujące pamięć w której zapisana jest pozycja początkowa odczytywana przy
ka\dorazowym włączeniu napięcia i uruchomianiu robota. Kontroler u\ywa równie\ tych baterii do
zachowania w pamięci programu sterującego pracą robota. Długość \ycia baterii to około jeden
rok. Kiedy kończy się czas wykorzystania baterii jednostka sterująca robotem informuje nas o tym
alarmem o kodzie: No.7520 ( Battery cumulative time over ). Pojawienie się alarmu zwraca uwagę i\
nale\y wymienić zu\yte baterie najszybciej jak to mo\liwe. W ramieniu robota znajdują się 4
baterie: Lithium batteries type - A6BAT natomiast w jednostce sterującej: Lithium batteries type -
ER6.
Procedura wymiany:
Wyłączyć jednostkę sterującą robota
Odłączyć napięcie zasilające robot
Wymienić 5 baterii znajdujące się w ramieniu robota
- zdjąć pokrywę z tworzywa sztucznego znajdującą się u podstawy ramienia robota
- zdjąć osłonę baterii
- wyjąć pojemnik z bateriami
- wymienić baterie
- zamontować zdjęte uprzednio osłony
Wymienić baterię znajdująca się w jednostce sterującej
- zdjąć pokrywę jednostki sterującej
- wymienić baterię
- zamontować pokrywę
9. Inicjowanie licznika czasu pracy baterii
Po wymianie baterii nale\y zainicjować licznik określający czas pracy baterii.
Procedura inicjowania licznika baterii:
Włączenie okna
na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [5].
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [2].
Wybór procedury inicjalizacji
licznika czasu pracy baterii
przycisk [2] a następnie
potwierdzenie przyciskiem [INP]
Potwierdzenie zresetowania
licznika czasu pracy baterii
przycisk [1] a następnie [INP]
10. Ręczne ustawienie ramienia robota w pozycji bazowej
Z wymiana baterii wią\e się utrata zapamiętanych w pamięciach podtrzymywanych przez te
baterie pozycji bazowych robota (pozycje początkowe enkoderów). Pociąga to za sobą konieczność
ponownego wczytania do pamięci odpowiednich pozycji bazowych. Jeśli znamy kody pozycji
bazowych wystarczy wpisać je z ręcznego pulpitu sterowania. Je\eli natomiast pozycja ta jak i jej
kody nie są znane nale\y ręcznie ustawić robota w pozycji bazowej a następnie pozycje tą wczytać
jako główną pozycje bazową która będzie zapisana w pamięci robota. Do przeprowadzenia tej
operacji potrzeba co najmniej dwóch operatorów: jeden do odblokowania hamulca ustawianej osi i
drugi do podtrzymania ramienia robota a następnie ustawienia go w odpowiedniej pozycji.
Warunek konieczności dwóch operatorów podyktowany jest tym i\ podczas odblokowywania
hamulca ramie robota mogłoby ulec uszkodzeniu opadając pod wpływem siły jego cię\kości.
Procedura ręcznego ustawiania ramienia robota:
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [5].
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [3].
Wybór osi dla której zwolniony
zostanie hamulec (dla zwalnianej
oś wpisać 1 dla pozostałych
ustawić 0).
Wyłączenie hamulca odbywa się
przez naciśniecie jednocześnie 3
przycisków przycisku deadman
(przycisk znajdujący się na spodzie
ręcznego panelu sterowania) oraz
[STEP] i [J1].
Po wyłączeniu układu hamowania danej osi nale\y ręcznie doprowadzić ramie do \ądanej pozycji i
powtórne włączenie układu hamowania (wyłączenie jednego z trzech naciśnietych przycisków
zwalniających hamulec).
11. Pozycja bazowa u\ytkownika
Do ustawienia pozycji bazowych a następnie zapamiętania ich mo\na wykorzystać pięć ró\nych
procedur:
- - wpisanie kodu pozycji
- - ustawienie mechanizmu w pierwotnym poło\eniu
- - ustawienie mechanizmu w poło\eniach optymalno kątowych
-
- - ustawienie u\ytkownika
Najbardziej optymalną i najmniej pracochłonną jest procedura pierwsza jednak wymaga ona
znajomości kodu pozycji bazowej dla danego robota.
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [5].
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [4].
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [4] a
następnie u\ytkownik zostanie
zapytany czy wyłączyć
serwomechanizm.
Okno z kodem pozycji bazowych.
Po wprowadzeniu kodu pozycji
bazowych nale\y zatwierdzić je i
przepisać do pamięci robota.
W przypadku gdy nie znamy kodów pozycji bazowych nale\y posłu\yć się jedną z
pozostałych procedur. Dobrym rozwiązaniem jest wykorzystanie metody ostatniej czyli procedura
ustawienia pozycji bazowej zadanej przez u\ytkownika. Metoda ta pozwala na wybór dowolnego
poło\enia jako pozycje bazową daje to mo\liwość pracy z robotem nawet przy całkiem zu\ytych
bateriach. Praca ze zu\ytymi bateriami pociąga jednak za sobą opracowanie pewnych procedur
uruchamiania i zakończenia pracy robota (rozdział 3.12)
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [5].
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [4].
Włączenie okna na
wyświetlaczu ręcznego panelu
sterowania mo\liwe jest poprzez
naciśniecie przycisku [5] po czym
nale\y potwierdzić wyłączenie
serwomechanizmu.
Wpisanie bie\ących pozycji robota
jako pozycje bazowe.
Potwierdzenie zmian pozycji
bazowych.
12. Wyłączenie alarmów
Wyłączanie alarmów:
włączenie zasilania:
Włączyć zasilanie [POWER] i odczekać chwilę do momentu zgłoszenia przez jednostkę
sterującą alarmu informacji o złym stanie baterii następnie wyłączyć zasilanie i ponownie je
włączyć, co spowoduje zmianę kodu alarmu (podładowanie baterii podczas chwilowego włączenia
zasilania umo\liwi dalszą prace robota).
wyłączenie alarmu:
Wyłączenie alarmów odbywa się poprzez naciskanie przycisku [ERROR RESET] na
ręcznym pulpicie sterowania lub przycisku [RESET] na panelu jednostki sterującej
robota (ok. trzech ró\nych kodów alarmów).
Po wyłączeniu wszystkich alarmów mo\na przejść do kolejnego kroku, jakim jest przepisanie
pozycji bazowej robota.
Przepisywanie pozycji bazowej:
Ustawienie przełączników (kluczy) na ręcznym panelu sterowania oraz na przedniej ściance
jednostki sterującej:
- jednostka sterująca przycisk [MODE]
ustawić w pozycji [TEACH]
- ręczny panel sterowania przycisk
[ENABLE/DISABLE] ustawić w pozycji
[ENABLE]
Włączenie okna