Politechnika Wrocławska
Podstawy automatyki i robotyki
2.04.2009
Sprawozdanie z laboratorium w sali 010 Ocena:
Opiekun grupy
Robot stacjonarny IRB-6 firmy ABB
Robot składa się z 3 podstawowych
elementów:
" manipulatora  ramienia,
" szafy sterowniczej
" pulpity sterowania.
Dodatkowo w laboratorium znajduje siÄ™
również urządzenie dodatkowe: pozycjoner
automatyczny 2-osiowy.
IRB-6 jest robotem stacjonarnym o napędzie
elektrycznym (silnik prÄ…du zmiennego, moc
zasilajÄ…ca przekracza 74W). Masa robota to 225kg
a szafy sterowniczej 300kg. Maksymalny udz
wig
robota to 5kg. Udz
wig jest uzależniony od tego
czy na końcu ramienia jest coś zamontowane, np.
chwytak, wtedy maksymalny udz
wig jest
pomniejszony o wagÄ™ chwytaka.
Zasięg ramienia robota to 1,4 m, maksymalna
prędkość osiągana przez koniec ramienia to ok 2
m/s, lecz w przypadku sterowania ręcznego jest
ona ograniczona do 250 mm/s ze względów
bezpieczeństwa.
Nominalna dokładność pozycjonowania to
0,04mm.
IRB-6 jest robotem przemysłowym, tzn.
wielozadaniowÄ… maszynÄ… manipulacyjnÄ…,
programowalnÄ…, stacjonarnÄ… o 6 stopniach
swobody:
" obrót na podstawie (zakres obrotu 330o)
przytwierdzonej do podłoża (oś 1),
" przesunięcie w przód (oś 2),
" przesunięcie góra-dół ramienia (oś 3),
" obrót ramienia wokół własnej osi (oś 4),
" przesunięcie góra-dół końcówki ramienia
(oÅ› 5),
" obrót końcówki wokół własnej osi (oś 6).
Wszystkie przeguby robota sÄ… to przeguby V klasy, obrotowe, tak samo w pozycjonerze.
Układ sterowania robota jest oparty o układy mikroprocesorowe, w szafie sterowniczej
znajdują się 3 komputery przemysłowe. Robota można programować online (za pomocą pulpitu
sterowniczego) i offline (za pomocÄ… PC).
Programowanie online polega na uczeniu robota kolejnych czynności poprzez wydawanie
poleceń i zapisywanie ich w języku napisanym dla robota, znajomość języka nie jest konieczna do
programowania, gdyż większość poleceń jest  wybieralna z menu pulpitu sterowniczego. IRB-6
może być tez sterowany w czasie rzeczywistym, tzn. można manipulować ramieniem bez
zapisywania i uczenia robota, za pomocą manipulatora znajdującego się na pulpicie i przełączników
osi.
Programowanie offline wymaga znajomości języka używanego przez robota i programu
umożliwiającego pisanie w tym języku zainstalowanego na komputerze klasy PC. Zapisany
program jest przenoszony do robota za pomocą dyskietki, której napęd znajduje się w szafie
sterowniczej.
W zależności od zadań robota można na jego końcu umieszczać różne efektory. Klasyfikacja
zadań:
" zadania manipulacji  polegają na przemieszczaniu w przestrzeni elementów,
pozycjonowanie i orientowanie obiektu manipulacji, efektorem w tym przypadku jest
chwytak,
" zadania i operacje technologiczne  robot jest wyposażony w efektor w postaci narzędzia
lub głowicy narzędziowej (pistolet malarski, tarcza do polerowania, końcówkę spawalniczą
itp.),
" zadania specjalne  diagnostyczne lub pomiarowe, efektorami mogą być np.: głowica
pomiarowa, urzÄ…dzenie pomiarowe, czujnik lub miernik.
Chwytaki  klasyfikacja i zastosowanie
Chwytak jest to niezbędne wyposażenie maszyny manipulacyjnej wykonującej zadania
transportowe, które składają się z 3 podstawowych czynności:
" uchwycenie manipulowanego przedmiotu,
" utrzymanie przedmiotu podczas przenoszenia,
" pozostawienie przedmiotu we właściwej orientacji na miejscu przeznaczenia.
Chwytak nakłada na obiekt tyle ograniczeń swobody ile jest potrzebne do przetransportowania
przedmiotu na miejsce przeznaczenia. Ogromna różnorodność obiektów manipulacji sprawia, że
chwytaki są najbardziej zróżnicowaną grupą konstrukcyjną w robotyce.
Chwytaki składają się z zespołu napędowego, przeniesienia napędu i końcówek chwytnych.
Właściwości wpływające na warunki uchwycenia obiektu to:
" masa,
" położenie środka ciężkości,
" moment bezwładności,
" kształt i parametry geometryczne,
" tolerancja wykonania miejsc uchwytu,
" odporność na naprężenia zewnętrzne.
Chwytaki obecne są zarówno w przemyśle, jak i w naszym codziennym otoczeniu.
Wykorzystywane są w różnorodnych procesach technologicznych do przytrzymywania,
pozycjonowania, przenoszenia produktów, półproduktów, surowców. Usprawniają, przyspieszają
lub czynią jakiś proces bezpieczniejszym, zastępując pracownika.
Kryteria podziału chwytaków:
" Ze względu na sposób chwytania:
ć% siłowe:
ª% naprężajÄ…ce:
" ściskające,
" rozciÄ…gajÄ…ce.
ª% przyciÄ…gajÄ…ce.
ć% kształtowe,
ć% siłowo-kształtowe.
" Ze względu na budowę:
ć% ze sztywnymi końcówkami chwytnymi,
ć% ze sprężystymi końcówkami chwytnymi,
ć% z elastycznymi końcówkami chwytnymi,
ć% adhezyjne:
ª% podciÅ›nieniowe,
ª% magnetyczne.
ć% specjalne urządzenia chwytające.
" W zależności od sposobu przemieszczania się końcówek chwytających:
ć% nożycowe,
ć% szczypcowe,
ć% imadłowe.
Nożycowy sposób
Szczypcowy sposób
przemieszczania końcówek
przemieszczania końcówek
chwytnych
chwytnych
Imadłowy sposób przemieszczania
" Ze względu na ilość szczęk:
końcówek chwytnych
ć% dwuszczękowe:
ª% o szczÄ™kach równolegÅ‚ych,
ª% o szczÄ™kach kÄ…towych (rozwarcie do 40o),
ª% o szczÄ™kach promieniowych (rozwarcie do 180o).
ć% trójszczękowe,
ć% wieloszczękowe.
" Ze względu na parametry użytkowe chwytaki można podzielić według:
ć% dysponowanej siły uchwytu,
ć% granicznego wymiaru obiektu chwytanego,
ć% dopuszczalnego kształtu obiektu,
ć% czasu uchwycenia obiektu.
" Ze względu na rodzaj uchwytu:
ć% do uchwytu zewnętrznego,
ć% do uchwytu wewnętrznego.
" Ze względu na napęd:
ć% mechaniczne,
Chwytak wewnętrzny
ć% pneumatyczne,
Chwytak zewnętrzny
ć% hydrauliczne,
ć% elektromagnetyczne.
Chwytaki siłowe  działają na obiekt siłami w stronę powierzchni lub odwrotnie od
powierzchni do szczęk chwytaka. W pierwszym przypadku na powierzchni obiektu powstają
naprężenia oraz siła tarcia pozwalające utrzymać przedmiot podczas manipulacji.
Chwytaki ze sztywnymi końcówkami  końcówki są na sztywno przymocowane do
mechanizmu napędowego, są niedokształcalne. Przystosowuje się je za pomocą wymiany
kształtowych nasadek końcówek chwytnych. Zaletą jest prosta budowa chwytaka ułatwiająca
wykonanie konstrukcji, wadą obciążenie napędu siłami bocznymi i zależność od siły tarcia.
Chwytaki z elastycznymi końcówkami  końcówki zmieniają swój kształt pod wpływem
dostarczonej energii powodując siłowo-kształtowe unieruchomienie przedmiotu. Do zalet należy
możliwość chwytania przedmiotów kruchych, różnorodnych, możliwość zamontowania wielu
końcówek oraz tanie wykonanie i łatwy montaż.
Chwytaki podciśnieniowe  przedmioty są unieruchamiane za pomocą przyssawki, niestety
przedmioty muszą spełniać pewne warunki (np. idealnie gładka, płaska lub kulista powierzchnia,
brak drobin itp.), przez co metoda jest mocno ograniczona. Ale w przypadku chwytaków
podciśnieniowych czas uchwytu jest dużo dłuższy niż w przypadku innych chwytaków.
Chwytaki magnetyczne  działają na zasadzie wytwarzania pola sił działającego na
ferromagnetyczny obiekt manipulacji przez magnesy stałe (obiekt jest trzymany dzięki siłom pola
magnetycznego), elektromagnesy (obiekt trzymany jest w czasie przepływu prądu przez uzwojenie)
oraz układy zbudowane z magnesów trwałych i elektromagnesów (równocześnie pole magnetyczne
i przepływ prądu). Wadami tego typu chwytaków są m. in. możliwość chwytania wyłącznie
ferromagnetyków, wydzielanie się ciepła i ograniczenie maksymalnej temp. pracy do 60oC.
Bibliografia:
http://www.abb.com/product/seitp327/aebd514c0e25af94c125714c0044106a.aspx
http://rab.ict.pwr.wroc.pl/~wojtek/Wst%EAp%20do%20automatyki%20i
%20robotyki/Robotyka1.pdf
http://pl.wikipedia.org/wiki/Chwytak_(robotyka)
http://www.asimo.pl/teoria/chwytak.php
http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.34
http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.35
http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.36
http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.37
http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.38
http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.39
http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.40
http://baztech.icm.edu.pl/baztech/cgi-bin/btgetdoc.cgi?BAT5-0012-0064