o 2ks p ímých spojek (mezi moduly F-G), délka maximáln 60mm o 2ks p ímých spojek (mezi moduly D-F, E-G), délka mm

Transkript

1 Název veejné zakázky: Konstrukní prvky modulárních robot v. lineárních a rotaních pohon Odvodnní vymezení technických podmínek podle 156 odst. 1 písm. c) zákona. 137/2006 Sb. Technická podmínka: Odvodnní modulárního robotu rotaních modul minimáln 7 stup volnosti robot musí být složen z modulárních komponent nosnost alespo 9kg minimální opakovatelnost ±0,20mm maximální hmotnost celého robota 20kg komunikaní rozhraní s jednotlivými modulárními komponentami alespo CAN nebo CANopen brždné osy v pípad výpadku napájení elektrické rozvody vedené vnitkem modulárních komponent krytí alespo IP54 real-time ízení modulárních komponent alespo v polohovém, rychlostním a momentovém režimu robot bude vybaven uchopovaem s minimáln dvma prsty koncový efektor robotu bude umožovat mení reakních sil a moment ve všech osách Odvodnní parametr: Modulární robot je uren pedevším k vývoji a výzkumu ídících algoritm manipulátor. Požadovaných min. 7 stup volnosti hraje dležitou roli pro výzkum ízení redundantních manipulátor. Pomr mezi užitným zatížením (nosností) a hmotností celého zaízení je požadován co nejmenší s ohledem na možnost pemisování robotu, pípadn, v kombinaci s poizovanými lineárními moduly, umístní robotu na pojezd pi výzkumu algoritm ízení mobilních robot. S ohledem na bezpenost zaízení jako celku je požadována možnost pasivních brzdní všech os manipulátoru z dvodu vylouení havárie (zhroucení) robotu v ípadn nenadálého výpadku napájení. S bezpeností souvisí také požadované krytí modulárních komponent. Jednotlivé modulární komponenty musí být možné ídit v polohovém, rychlostním a zejména momentovém režimu, nebo pi vývoji ídících algoritm manipulátoru bude kladen požadavek na implementaci nadazených regulátor (polohy, rychlosti) ve vlastním ídicím systému zadavatele. Z dvodu kompatibilnosti je požadováno komunikaní rozhraní alespo CAN nebo CANopen. Koncový efektor s uchopovaem a možností mení sil a moment je požadován z dvodu možnosti efektivní manipulace s pedmty vetn možnosti detekce kolizí a režim ízení na principu force control algoritm. moduly musí obsahovat minimáln uvedené souásti: brzda, enkodér, pohon vetn evodovky v jednom pouzde dále moduly musí mít komunikaní rozhraní s jednotlivými modulárními komponentami alespo CAN nebo CANopen, které musí být kompatibilní s modulárním robotem opakovatelnost minimáln 0,05 Požadované vlastnosti rotaních modul o rotaní modul A: 1ks s nominálním momentem 6 8 Nm, hmotností do

2 o rotaní modul B: 1ks s nominálním momentem Nm, hmotností do o rotaní modul C: 1ks s nominálním momentem Nm, hmotností do o rotaní modul D: 1ks s nominálním momentem Nm, hmotností do 3,5kg o rotaní modul E: 1ks s nominálním momentem Nm, hmotností do 3,5kg o rotaní modul F: 1ks s nominálním momentem Nm, hmotností do 6kg o rotaní modul G: 1ks s nominálním momentem Nm, hmotností do 6kg Požadované vlastnosti spojovacích element (connecting element): o 3ks pímých spojek (mezi moduly A-B, A-C a B-C), délka maximáln 40mm o 3ks pímých spojek (mezi moduly A-B, A-C a B-C), délka mm o 3ks pravoúhlých spojek (mezi moduly A-B, A-C a B-C) o 2ks pímých spojek (mezi moduly A-D, B-E), délka maximáln 50mm o 2ks pímých spojek (mezi moduly A-D, B-E), délka mm o 3ks pímých spojek (mezi moduly D-E), délka maximáln 50mm o 3ks pímých spojek (mezi moduly D-E), délka mm o 3ks pravoúhlých spojek (mezi moduly D-E) o 2ks pímých spojek (mezi moduly D-F, E-G), délka maximáln 60mm o 2ks pímých spojek (mezi moduly D-F, E-G), délka mm o 2ks pímých spojek (mezi moduly F-G), délka maximáln 60mm o 2ks pímých spojek (mezi moduly F-G), délka mm o 2ks pravoúhlých spojek (mezi moduly F-G) 1ks dvouosého pohonu, který bude kompatibilní s rotaními a lineárními moduly o dv kolmé rotaní osy (pan-tilt actuator) o jmenovité momenty v ose 1: 10 15Nm, v ose 2: 1-3Nm o maximální hmotnost 2kg Odvodnní vlastností: Moduly musí být tvoeny jako kompaktní pohony (motor, pevodovka, silová a ídící elektronika, enkodér v jednom pouzde) z dvodu univerzálního a modulárního použití. Ze stejného dvodu je kladen požadavek na hmotnosti a výkon jednotlivých modul. Kompaktnost a hmotnost modul hraje klíovou roli pi sestavování rzných architektur robot (zejména sériových kinematických etzc, kde hmotnost modul výrazn ovlivuje realizovatelnost, statické a dynamické vlastnosti celého systému). Z hlediska možnosti kumulace chyb v polohování jednotlivých komponent je kladem draz na vysokou pesnost a opakovatelnost polohování. Brzdy v jednotlivých modulech jsou požadovány ze stejného vodu jako pi nákupu modulárního robotu (bezpenost provozu). Z hlediska kompatibility je požadováno komunikaní rozhraní alespo CAN nebo CANopen. Z dvodu univerzálnosti vývoje robotických architektur jsou moduly voleny v odstupovaných výkonových (velikostních) adách. Mechanická kompatibilita mezi moduly je zajištna prostednictvím uvedených spojovacích element, které umožují propojovat pímoe i pravoúhle jednotlivé moduly ze stejných i odlišných výkonových ad. Je požadováno, aby konstrukní délky spojovacích element nabývaly alespo dvou hodnot. Z dvodu kompaktnosti a univerzálnosti je požadován jeden kus dvouosého rotaního pohonu s pravoúhlými osami rotace, který bude s výhodou použit jako koncová ást manipulátoru bezprostedn edcházející koncovému efektoru (modul bude souástí tzv. sférického zápstí). S ohledem na pepokládané architektury manipulátor, které budou prostednictví modul realizovány, byly vytvoeny matematické modely kinematiky a dynamiky sestavy. Hodnoty krouticích moment, hmotností komponent a rozm spojovacích element vychází z této analýzy. ímé spojky mezi moduly jsou požadovány v uvedených rozmrech z dvodu možnosti sestavení pedpokládané škály velikosti manipulátor. Vzhledem k pedpokládanému sférickému zápstí, které bude v kombinaci s uvedenými moduly realizováno je z dvodu

3 kinematické funknosti nezbytn nutné možnost sestavení modul ve vzájemné vzdálenosti menší než 40mm (pro nejmenší moduly), menší než 50mm (pro kombinaci nejmenších a stedních modul) a menší než 60mm (pro kombinaci stedních a nejvtších modul). V pípad nutnosti využití modul za úelem sestavení polohovací ásti manipulátoru (mimo sférické zápstí) i speciálních architektur manipulátor požadujeme délky spojek v rozmezí mm (pro nejmenší moduly), mm (kombinace nejmenších a stedních modul), mm (stední moduly), mm (kombinace stedních a nejvtších modul) a mm (pro nejvtší moduly). Tyto rozmry jsou dány pedpokládanou možností propojování modul s rznými výkony, a tedy i velikostmi, aby bylo možné zajistit korektní funknost modelu vyvíjeného zaízení. Samotné zaízení není možné ve vtšin pípad sestavit ve skutené velikosti a model musí být sestaven v daném mítku. Tzn. uvedené rozmry spojovacích element pibližn odpovídají požadavkm na konstrukci takových model s ohledem na pedpokládané realizace a možné prostorové a váhové možnosti modelu zaízení s ohledem na pedpokládanou manipulaci a umístní v laboratoi. moduly musí obsahovat minimáln uvedené souásti: enkodér, pohon opakovatelnost minimáln ±0,05mm dále moduly musí mít komunikaní rozhraní s jednotlivými modulárními komponentami alespo CAN nebo CANopen, které musí být kompatibilní s modulárním robotem Požadované vlastnosti lineárních modul: o 1ks s výsuvem (stroke) mm, jmenovitou silou (Rated feeding force) minimáln 150N a hmotností maximáln 5kg o 1ks s výsuvem (stroke) mm, jmenovitou silou (Rated feeding force) minimáln 150N a hmotností maximáln 7kg o 1ks s výsuvem (stroke) mm, jmenovitou silou (Rated feeding force) minimáln 300N a hmotností maximáln 35kg lineárních modul senzoru Odvodnní vlastností: Moduly musí být tvoeny jako kompaktní pohony (motor, silová a ídící elektronika, enkodér v jednom pouzde) z dvodu univerzálního a modulárního použití. Ze stejného dvodu je kladen požadavek na hmotnosti a výkon jednotlivých modul. Kompaktnost a hmotnost modul hraje klíovou roli pi sestavování rzných architektur robot (zejména sériových kinematických etzc, kde hmotnost modul výrazn ovlivuje realizovatelnost, statické a dynamické vlastnosti celého systému). Z hlediska možnosti kumulace chyb v polohování jednotlivých komponent je kladem draz na vysokou pesnost a opakovatelnost polohování. Z hlediska kompatibility je požadováno komunikaní rozhraní alespo CAN nebo CANopen. Z dvodu univerzálnosti vývoje robotických architektur jsou moduly voleny v odstupovaných výkonových (velikostních) adách. Lineární moduly musí být pln kompatibilní (mechanicky i elektronicky) s výše uvedenými rotaními moduly. S ohledem na epokládané architektury manipulátor, které budou prostednictví modul realizovány, byly vytvoeny matematické modely kinematiky a dynamiky sestavy. Hodnoty výsuv, hmotností a jmenovitých sil modul vychází z této analýzy. S ohledem na možnost vytváení model architektur manipulátor reálných zaízení, je nutné postihnout v udaném mítku celou škálu edpokládaných hodnot výsuv (vzhledem k rotaním modulm). Vzhledem k souasn plánovaným modelm zaízení je nezbytn nutné zajistit výsuv nejmenších modul v rozsahu mm a mm (vykrytí celé pedpokládané škály) a následn výsuv nejvtšího modulu mm z dvodu pedpokládaného polohování celého modelu robotického systému, který bude instalován na nejvtším výsuvu (kompromis mezi reálností modelu a prostorovými nároky). Senzor síly a momentu: o senzor musí mit síly ve tech osách s rozsahem do 150N o senzor musí mit momenty kolem tí os s rozsahem do 10Nm o hmotnost senzoru maximáln 2kg o senzor musí mít komunikaní rozhraní s jednotlivými modulárními komponentami alespo CAN nebo CANopen, které musí být kompatibilní s modulárním robotem i s rotaními a lineárními moduly

4 Odvodnní vlastností: Senzor tvoí nedílnou souást robotického systému. Senzor síly a momentu umožuje mit silový moment a síly ve všech tech osách. V takovém pípad lze u robotického systému uzavírat zptnou vazbu nikoliv pouze od polohy (rychlosti) jednotlivých rotaních/lineárních komponent (aktuátor, kloub), ale i od mených sil a moment. Takový pístup je velmi ležitý zejména s ohledem na kvalitu regulace (odregulování poruch v mechanické konstrukci manipulátoru). Klíovou roli hraje zejména v oblasti tzv. Force Control, Compliant Control, kde požadujeme pímo ídit silové úinky, kterými robot psobí na své okolí. Požadavky na rozsah mených sil, moment a hmotnost senzoru vyplývají z edpokládaného použití pi vývoji a výzkumu plánovaných aplikací. Senzor musí být kompatibilní s komunikací alespo CAN nebo CANopen a s rotaními a lineárními moduly. 1ks dvouprstého uchopovae o musí být kompatibilní s modulárním robotem, rotaními a lineárními moduly pes komunikaní rozhraní alespo CAN nebo CANopen o rozvor elistí (stroke) mm o trvalá síla stisku elistí minimáln 150N o hmotnost maximáln 1,5kg 1ks dvouprstého uchopovae o musí být kompatibilní s modulárním robotem, rotaními a lineárními moduly pes komunikaní rozhraní alespo CAN nebo CANopen o taktilní senzor alespo v jedné elisti o rozvor elistí (stroke) mm o trvalá síla stisku elistí alespo v rozsahu N o hmotnost maximáln 1,5kg koncových efektor dalších komponent Odvodnní vlastností: Uchopovae jsou dležitým lánkem robotického manipulátoru a slouží pedevším k uchopování pedm bhem jejich transportu, pi obrábní atd. Pro funknost celého robotického systému je podstatné, aby byl robot takovými uchopovai vybaven. V základní verzi je zapotebí jednoduchý dvouprstý uchopova s dostateným rozsahem pohybu (rozvor) a silou stisku, která je stanovena na základn pedpokládaného využití. Uchopova musí být kompatibilní s ostatními ástmi robotu (lineární, rotaní moduly) jak mechanicky tak komunika (CAN nebo CANopen). Hmotnost uchopovae je požadovaná co možná nejmenší z dvodu jeho umístní až na konci kinematického etzce. Pro aplikace vyžadující ízení síly pítlaku uchopovae se pedpokládá nákup pokroilého zaízení, opt dvouprstého uchopovae, s možností mit sílu stisku pomoci tenzometrických sníma umístných alespo v jednom z prst. Takový uchopova bude s výhodou použit u aplikací, kde vyžadujeme rychlé a pesné zptnovazební ízení síly (transport kehkých obrobk a komponent, atd.). Uchopova musí být opt kompatibilní s ostatními rotaními a lineárními moduly. S ohledem na pepokládané architektury manipulátor, které budou prostednictví modul realizovány, byly vytvoeny matematické modely kinematiky a dynamiky sestavy. Hodnoty rozvoru, hmotností a trvalých sil stisku elistí vychází z této analýzy a z pedpokladu na uvažované tvary, rozmry a hmotnosti uchopovaných pedm. Rozvory elistí u dvouprstých uchopova jsou dány pedpokládanými rozmry uchopovaných edm (vzhledem k rozmm celého robotického sytému). Uchopované pedmty pro netaktilní uchopova budou pravdpodobn ve tvarech, jejichž vnjší rozmry nebudou vtší než 50mm a menší než 100mm. U taktilního uchopovae se, s ohledem na možnosti mení síly, a tedy i možnosti uchopování deformujících se pedm, požaduje rozvor elistí, který že uchopovat pedmty vtší než 70mm (celkov vtší konstrukce uchopovae a prst) a menší než 120mm (vzhledem k velikosti robotického systému). 1ks pevodník elektrických a pneumatických signál pro trvalou rotaci v jedné ose o minimáln 2 pneumatické a 4 elektrické signály o minimální požadované otáky 100rpm

5 Odvodnní vlastností: Velmi asto se setkáváme s pípadem, kdy je nezbytn nutné umt pevézt pneumatické a elektrické signály z nepohyblivé ásti stroje na ást pohyblivou. Požadovaný pevodník bude tento penos umožovat alespo pro 2 pneumatické a 4 elektrické signály, a to v pípad jednoosého rotaního pohybu (neomezeného). Zaízení bude s výhodou použitelné u aplikací, i kterých je napíklad nutné s uchopovaem na konci manipulátoru neustále v jedné ose otáet (nap. pípad šroubování obrobku do vývrtu a podobn), a tedy k nmu pivádt odpovídají pneumatické a elektrické signály. íslušenství musí být použitelné pro souasný provoz všech komponent. íslušenství (pro souasný provoz všech komponent) Souástí dodávky musí být alespo následující píslušenství: o napájecí zdroje pro veškeré komponenty, o komunikaní a napájecí kabely Odvodnní vlastností: S ohledem na kompaktnost a univerzálnost celého robotického systému, a už v pípad modulárního robotu, i v pípad robotických architektur vytvoených z dílích (rotaních, lineárních) komponent, z komponent pro mení a z uchopova, je nezbytn nutné zajistit korektní silové napájení a kabeláž, vetn kabel komunikace.