Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Robotika

Transkript

1 Osnova přednášky 1) Základní pojmy; algoritmizace úlohy 2) Teorie logického řízení 3) Fuzzy logika 4) Algebra blokových schémat 5) Vlastnosti členů regulačních obvodů 6) Vlastnosti regulátorů 7) Stabilita regulačního obvodu 8) Kvalita regulačního pochodu 9)

2 Osnova přednášky Členění manipulačních zařízení Kinematika robotů Kinematické struktury robotů Způsoby řízení robotů

3 Členění manipulačních zařízení Podle prováděné práce Manipulační (podávání součástek a polotovarů) Technologické (svařovací, montážní, nanášení povlaků) Speciální (pracují pod vodou, v radioaktivních prostředích, v kosmu) Univerzální (kombinuje předchozí procesy)

4 Členění manipulačních zařízení Manipulační zařízení Jednoúčelové manipulátory Programovatelné manipulátory Robot 1. generace pevný program Robot 2. generace měnitelný program Robot 3. generace inteligentní robot

5 Robot 1. generace Pevně naprogramovaný postup výrobních operací Změna postupu změna programu Systém zdvihni umísti

6 Robot 2. generace Vybavení senzory nebo kamerou Systém udělej a ověř

7 Robot 3. generace Přizpůsobení podmínkám Učí se; samostatně řeší zadané úkoly

8 Osnova přednášky Členění manipulačních zařízení Kinematika robotů Kinematické struktury robotů Způsoby řízení robotů

9 Kinematika robotů Posuvné kinematické dvojice (translační) Suportové po delším vedení se posouvá kratší těleso Smykadlové v kratším vedení se posouvá delší těleso Výsuvné - teleskopické

10 Kinematika robotů Rotační kinematické dvojice Otočné Kyvné

11 Kinematika robotů Kinematická struktura Vzájemně spojené dvojice vytváří kinematické řetězce. Tyto řetězce potom vytvoří kinematickou strukturu robotu

12 Osnova přednášky Členění manipulačních zařízení Kinematika robotů Kinematické struktury robotů Způsoby řízení robotů

13 Kinematické struktury Nejrozšířenější typy kinematických struktur Tři translační kinematické dvojice...ttt Jedna rotační a dvě translační dvojice...rtt Dvě rotační a jedna translační dvojice...rrt Tři rotační dvojice...rrr

14 Kinematické struktury - TTT

15 Kinematické struktury - RTT

16 Kinematické struktury - RRT

17 Kinematické struktury - RRT

18 Kinematické struktury - RRR

19 Hlediska pro posuzování průmyslových robotů 1. Manipulační schopnost Stavba robota Velikost pracovního prostoru 4. Počet stupňů volnosti 5. Hmotnost manipulovaného břemene 6. Dosahovaná přesnost 7. Rychlost pohybů 8. Konstrukce robotu 9. Způsob řízení

20 Hlediska pro posuzování průmyslových robotů Stupně volnosti Osa v prostoru s níž je spojen pohyb (ruka bez prstů 7 volnosti rameno 2; paže 1; loket 1; předloktí 1; zápěstí 2) Obecně pro zajištění polohy 3 a pro orientaci 3 celkem 6

21 Hlediska pro posuzování průmyslových robotů Manipulační hmotnost břemene Manipulační hmotnost = hmotnost břemene + hmotnost uchopovacího mechanizmu Hmotnostní řady např. 1; 4; 16; 30; 45; 65; 80; 100 kg Přesnost manipulace Přesnost polohování maximální odchylka mezi požadovanou a skutečnou polohou do libovolného bodu pracovního prostoru Opakovaná přesnost vyšší, do cíle se dojíždí za stejných podmínek rychlost a směr Geometrická přesnost dráhy pro speciální aplikace (svařování; odstraňování otřepů)

22 Osnova přednášky Členění manipulačních zařízení Kinematika robotů Kinematické struktury robotů Způsoby řízení robotů

23 Pojezd robotů Delší pohyb, nemusí být přímočarý Pojezdové ústrojí Otočná řízená kolečka Pojezdové pásy Pozemní kolejová dráha Závěsná dráha

24 Přímočarý pohyb Suportový Smykadlový (do 1 m délky) Teleskopický Vedení přímočarého pohybu Valivá uložení: kuličky; válečky; jehly; kladky Tvar vedení: čtvercový; trojboký; rybinový; kruhový

25 Rotační pohyb Přímý náhon Nepřímý náhon s převodem Ozubenými koly Řemenem; ozubeným řemenem

26 Kývavý pohyb Pohyb menší než 360 Vahadla a písty Hřebenový pohon nebo pohybový šroub Kyvné rameno poháněné pneuválcem nebo pohybovým šroubem

27 Kývavý pohyb Pohyb menší než 360 Vahadla Hřebenový pohon nebo pohybový šroub Kyvné rameno poháněné pneuválcem nebo pohybovým šroubem

28 Kývavý pohyb Pohyb menší než 360 Vahadla Hřebenový pohon nebo pohybový šroub Kyvné rameno poháněné pneuválcem nebo pohybovým šroubem

29 Pohony Mechanické jednoduché a jednoúčelové manipulátory; vačkové a pákové mechanizmy Hydraulické vyšší síly při menší hmotnosti; plynulé řízení a bezpečnost proti přetížení. N. - teplotní závislost; ztráty oleje netěsnostmi. Pneumatické V. - čistota; jednoduchá údržba; nízké pořizovací náklady. N. - elasticita vzduchu; obtížná regulace; vyšší hlučnost a energetické náklady Elektrické stejnosměrné motory s kotoučovým rotorem Krokové motory s aktivním rotorem; reakční Střídavé motory

30 Převody Ozubená kola Ozubený hřeben Šroub a matice Kuličkový šroub a matice Řemenové převody s ozubeným řemenem Řetězové převody Šnekové převody Planetové převody Harmonické převody

31 Ozubená kola Přenos rotačních pohybů Malá osová vzdálenost Kuželový převod různoběžné osy

32 Ozubený hřeben Převod rotačních na translační a obráceně Časté použití u chapadel

33 Šroub a matice Přenos rotačního na translační pohyb

34 Kuličkový šroub a matice Převod rotační translační Přesné převody Malé ztráty třením Výrobně náročné Nákladné

35 Řemenový převod s ozubeným řemenem Přenos rotačních i translačních pohybů i = 10 Tichý chod Dobrý tlumící účinek Bez skluzu

36 Řetězové převody Přenos menších a středních výkonů Přenos rotačních i translačních pohybů i=7 Tichý chod Snadná montáž Nutnost napínání

37 Šnekové převody Přenos rotačních pohybů Vysoké převody Malá účinnost Samosvornost

38 Planetové převody Nemají vysoké převody Výrobně náročné Nákladné

39 Harmonické převody Vysoké převody i = 150 Velmi přesné Bez vůle Výrobně náročné Nákladné

40 Pracovní hlavice chapadla Co nejlehčí Bezpečné uchopení a uvolnění předmětu Typy: Mechanické - nejpoužívanější Pneumatické podtlakové; rovinné a rozbitné materiály Elektromagnetické Vícenásobné hlavice Výměnné hlavice

41 Mechanická chapadla

42 Mechanická chapadla

43 Druhy chapadel

44 Pneumatické chapadlo Elektromagnetické chapadlo

45 Vícenásobná - výměnné hlavice

46 Osnova přednášky Členění manipulačních zařízení Kinematika robotů Kinematické struktury robotů Způsoby řízení robotů

47 Způsob řízení robotů Kartézsská soustava souřadná Souřadnice ramene X; Y; Z pravoúhlé souřadnice A; B; C rotační osa Souřadnice bodu: S1=(X;Y;Z;A;B;C)

48 Způsob řízení robotů Kartézsská soustava souřadná Souřadnice chapadla XG; YG; ZG pravoúhlé souřadnice Poloha chapadla:

49 Způsob řízení robotů X: X=L2 sin L3 cos 90 Z : Z=L1 L2cos L3cos 90

50 Opakovací otázky Jak členíme manipulační zařízení? Jaké známe kinematické dvojice? Nakreslete hlavní schémata robotů. Jaká jsou kritéria pro posuzování průmyslových robotů? Vysvětlete co je stupeň volnosti a kolik jich potřebujeme pro zajištění orientace. 6. Jaká znáte pojezdová ústrojí? 7. Jakým způsobem řešíme přímočarý pohyb? 8. Jakým způsobem řešíme rotační a kývavý pohyb? 9. Jaké znáte druhy pohonů pro roboty? 10. Jaké znáte typy převodů a popište jejich vlastnosti. 11. Popište příklady ovládání chapadel. 12. Nakreslete schematicky druhy chapadel 13. Vysvětlete jakým způsobem určujeme body v prostoru pro roboty