Robert Walentynowicz Wrocław, 12.03.2010

Nr indeksu: 180526

Grupa: TN, śr. 7:30

AiR, Elektronika

SPRAWOZDANIE

Z zajęć `Podstawy Automatyki i Robotyki' z dnia 03.03.2010.

Tematy: 1. Robot przemysłowy IRB 1400

2. Rodzaje i zastosowanie chwytaków

1. Robot przemysłowy IRB 1400.

Wyprodukowany przez koncern ABB (Asea Brown Boveri Group Ltd.) robot IRB 1400 składa się z manipulatora, szafy sterowniczej oraz stanowiska programowania. Ramię IRB 1400 zawiera 6 przegubów obrotowych V stopnia (7 ogniw w łańcuchu kinematycznym), posiada 6 stopni swobody i 6 osi obrotu - każda wyposażona w silnik prądu zmiennego oraz elektromechaniczne hamulce. Położenie osi mierzą kodery przyrostowe. Maksymalny udźwig ramienia robota wynosi 5 kg przy zasięgu 1,44 m.

Robot jest programowany przy użycia języka wysokiego poziomu Rapid ( stworzonego przez producenta ) zarówna w trybie on, jak i off-line. Dodatkowo możliwe jest sterowanie w układzie współrzędnych wewnętrznych oraz zewnętrznych. Wyposażony w elementy interfejsu użytkownika panel sterowania umożliwia sterowanie oraz programowanie robota.

IRB 1400 zawiera również:

• Złącza RS232 i RS422

• 2 złącza CAN (do obsługi sensorów zewnętrznych)

• wejścia/wyjścia analogowe i dwustanowe

• układy wykonawcze umożliwiające dołączenie zewnętrznych silników

Opisywany robot najczęściej wykorzystywany jest w procesach technologicznych związanych z manipulacją materiałem, obsługą i montażem maszyn, spawaniem, klejeniem, uszczelnianiem, malowaniem itp.

2. Chwytaki

2.1 Wstęp

Istotną rolę w funkcjonowaniu robota przemysłowego pełni końcówka robocza

wyposażona w efektor (urządzenie wykonawcze) adekwatne do wykonywanego zadania. Do pozycjonowania narzędzia służy ramię (wykonujące `makroruchy'), uzupełniane przez ogniwa `kiści' manipulatora (realizacja mikroruchów - ruchy lokalne, dokładnie precyzujące położenie i orientację efektora).

Efektorem może być:

1. specjalistyczna głowica narzędziowa (np. tarcza polerska lub głowica do spawania)

2. głowica pomiarowa (do zadań diagnostyczno - pomiarowych)

3. chwytak

1. Funkcje chwytaka:

Chwytak realizuje trzy podstawowe zadania:

1. uchwycenie obiektu manipulacji

2. trzymanie obiektu podczas manipulacji

3. uwolnienie obiektu w miejscu docelowym

Prawidłowe uchwycenie obiektu zależy od wielu czynników, m.in. kształtu, masy i wymiarów przedmiotu, rodzaju materiału z jakiego został wykonany, środka masy, temperatury itp.

2. Systematyzacja chwytaków na podstawie sposobu uchwytu:

Chwytak ma na celu nałożenie na transportowany obiekt ograniczeń ruchu w ilości zapewniającej wymagany przebieg transportu. W zależności od sposobu realizacji tego procesu możemy wyróżnić chwytaki:

• siłowe - wytworzenie pola sił działających na obiekt. Siły te mogą mieć charakter:

• naprężający

• przyciągający

• kształtowe - odebranie obiektowi wymaganej ilości stopni swobody

• siłowo - kształtowe - stosowane najczęściej: końcówki chwytne jednocześnie ograniczają swobodę przemieszczania się obiektu oraz wywierają na niego odpowiedni siły

siłowe kształtowe siłowo-kształtowe

2. Systematyzacja chwytaków na podstawie różnic w budowie:

• zawierające sztywne końcówki chwytne - nieodkształcalne podczas wywierania nacisku na obiekty chwytane, łatwość przystosowania chwytaka do różnych obiektów. Wady: zależność sił tarcia od położeń końcówek chwytnych, zmienności siły chwytu w całym zakresie chwytania.

• zawierające sprężyste końcówki chwytne

• zawierające elastyczne końcówki chwytne - zmieniają swój kształt wskutek dostarczonej energii (np. sprężonego powietrza). Charakteryzują się dobrym przyleganiem do powierzchni obiektu oraz tanim montażem.

• chwytaki podciśnieniowe - mogą przenosić jedynie obiekty płaskie lub kuliste o gładkiej powierzchni. Wykorzystują gumowe przyssawki o niskiej trwałości

• chwytaki magnetyczne - zawierają magnesy trwałe oraz elektromagnesy w celu wytworzenia pola oddziałującego na ferromagnetyczny obiekt transportowany

• zawierające specjalne urządzenia chwytające

Ponadto może podzielić chwytaki na te przeznaczone do stosowanie chwytu zewnętrznego (rys1) oraz do stosowania chwytu wewnętrznego (rys2).

rys1 rys2

2. Systematyzacja chwytaków na podstawie budowy napędu:

• pneumatyczny - wykorzystuje sprężone powietrze. Często wykorzystywany w małych i prostych robotach

• hydrauliczny - szczególnie korzystny, gdy producentowi zależy na szybkim przemieszczaniu się robota przy znacznych obciążeniach. Charakteryzuje go krótki czas rozruchu.

• elektromagnetyczny - stosowany najczęściej do transportu elementów ferromagnetycznych, których nie sposób uchwycić w inny sposób

• adhezyjny - opiera się na przyleganiu ze sobą powierzchniowych warstw chwytaka i przedmiotu będącego obiektem manipulacji

• elektryczny

• mechaniczny

2. Systematyzacja chwytaków na podstawie budowy układu przeniesienia napędu:

• nożycowy

• szczypcowy

• imadłowy

• opasujący

2. Systematyzacja chwytaków na podstawie wyposażenia dodatkowego:

Najczęściej spotykanym wyposażeniem dodatkowym chwytaków są:

• wymienne nakładki na końcówki chwytne

• czujniki:

• zbliżenia chwytaka do obiektu - najczęściej jako ten rodzaj czujników stosuje się przetworniki indukcyjne, pojemnościowe oraz optyczne

• dotyku końcówek chwytnych do przedmiotu - stosuje się elementy stykowe umieszczone w korpusie chwytaka w taki sposób, aby zmiana położenia końcówki chwytnej skutkowała ich przełączeniem

• nacisku końcówek chwytnych na przedmiot - wykorzystuje się przetworniki tensometryczne

• temperatury

• pomocnicze urządzenia technologiczne - stanowiące część korpusu chwytaka lub mocowane na nim i sterowane niezależnie. Mogą realizować zadania:

• właściwe ukierunkowanie manipulowanego przedmiotu

• technologiczne (ich realizacja nie wpływa na pewność uchwytu)

2. Metodyka doboru chwytaków robotów przemysłowych

Niezwykle istotnym aspektem procesu technologicznego jest prawidłowy wybór rodzaju chwytaka. Metodyka takiego doboru składa się z:

1. wyboru sposobu uchwycenia - Prawidłowy uchwyt zależy od:

• sposobu unieruchomienia obiektu w chwytaku

• parametrów obiektu manipulacji

• wzajemnego startowego ustawienia chwytaka i obiektu

• warunków dynamicznych procesu manipulacji

wyboru zasady działania chwytaka

dobraniu parametrów konstrukcyjnych chwytaka

przystosowaniu końcówek chwytnych do kształtu powierzchni przedmiotu

BIBLIOGRAFIA:

• [1] „Podstawy robotyki: teoria i elementy manipulatorów i robotów”, praca zbiorowa pod red. Adama Moreckiego i Józefa Knapczyka, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1993.

• [2] „Podstawy robotyki”, Witold Jacak, Krzysztof Tchoń, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1992.

• [3] „Teoria robotyki”, dr inż. Tomasz Buratowski, Akademia Górniczo-Hutnicza - dostępne on-line: http://www.robotyka.com/teoria_spis.php

• [4] rys 1 oraz 2, schematy sposobu uchwytu za: http://pl.wikipedia.org/wiki/Chwytak_(robotyka)

---