71
ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

  • Upload
    others

  • View
    38

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO

Mekatronik Programı

Page 2: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

BÖLÜM 2

Robotların Yapısı

Page 3: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Kullanıcı

Robotun Parçaları

Kontrol Ünitesi

Programlama

Dış sensörler Çevre

İç Sensörler

Actuatorler

Mekanik Yapı

Net

Page 4: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Robotun Yapısı

Temel Özellikleri:

- Kinematik zincir (chain)

- Serbestlik derecesi (Degree of freedom)

- Manevra (Maneuvering) derecesi

- Erişilebilir (Accessibility)

- Hassasiyet (Precision)

- Çalışma alanı (Working space)

-Taşıma Kapasitesi (Payload)

- Yapısı (Architecture)

Page 5: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Serbestlik derecesi robotta yer alan ve

diğerlerlerinden farklı hareket veren aktuator

sayısına bağlıdır. D o F

Her eklem manipulatöre bir serbestlik derecesi

ekler, son işi yapan elemana (end effector, parmak,

delici uç, kaynak elektrodu) bu eklemein verdiği

hareketi diğer eklemlerden biri veya birleşiminin

vermiyor olması gerekir.

Serbestlik Derecesi

Page 6: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Serbestlik Derecesi

Yerleşme, Pozisyonlama

x

y

z

P

Referans

koordinatın

orijini

end effectorun üç boyutlu

uzayda dönel veya kayar

hareketler ile

yerleştirilmesine yerleşme

veya pozisyonlama adı

verilir.

Page 7: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Serbestlik Derecesi

Oryantasyon (Orientation)

End effectorun üç boyutlu

uzay içerisinde istediğimiz işi

yapacak pozisyon ve şekle

getirilmesi işlemine

oryantasyon denir. Bu iş için

robotun en az 3 serbestlik

derecesine sabip olması

gerekiyor.

x

y

z

P

roll

pan

tilt

Referans

koordinatın

orijini

Page 8: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Manevra derecesi yeni bir serbestlik derecesi

yaratmadan yeni bir hareket ettiren aktuator

sayısıdır.

Manevra Derecesi

Page 9: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Manevra derecesi

Zorlanmış erişim

Çoklu erişim lüszumsuz DoF

kullanılmış

Page 10: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Robot Mimarisi; robotun kinematik zincirini

tamanlayan farklı eklemlerin birleşimidir.

Robot Mimarisi

Page 11: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Mekanik Yapı

Açık: Kapalı (Parallel):

Kinematik zincir: bir hareketi yapmak için katı elemanların belli

bir sırada eklemlerle birleştirilmesine denir

Page 12: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Parçaların Adlandırılması

Arm (kol)

Wrist (bilek)

Elbow (Dirsek)

Shoulder

(Omuz) Trunk (Gövde)

Base

Page 13: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Mekanik yapıdan robotun tanımlanması:

• Serbestlik derecesi

• Çalışma uzayı

• Erişebilirlik

• Hassasiyet

• Yükleme

Page 14: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Tridimensional positioning: (x,y,z )

Minimum: 3 Degrees of freedom

• Degrees of freedom

Page 15: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Positioning + orientation: (x,y,z,,,q )

Minimum: 3 + 3 Degrees of freedom

q

Architecture: Configuration and kind of

articulations of the kinematical chain that

determine the working volume and accessibility

• Degrees of freedom

Page 16: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Eklem Çeşitleri (joints)

In red, those usually used in robotics as they can be motorized without problems

Page 17: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

• Serbestlik derecesi (Degrees of freedom)

Tam hareket edebilme sayısı.

• Hareket Yeteneği (Movement capability)

Çalışma alanı, Erişebilme ve manevra yeteneği

• Hareket Hasasiyeti (Movement precision)

Resolution, Repetitiveness, Precision and Compliance

• Dinamik Özellikleri (characteristics)

Taşıma kapasitesi (Payload), Hız (Speed) ve güvenirliklik (Stability)

Temel Özelliklerinin Tanımlanması

Page 18: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

ex

ey

Hareket hassasiyeti

Precision (Accuracy) hassasiyet veya doğruluk

• end effectorun istenilen pozisyon ve oriyantosyona getirlmesindeki

sapma.

e sapma miktarı.

Hassasiyet bağlı olduğu değişkenler:

• Mekanik hareketten kaynaklı

(backlash, ters tepme)

• Sensors offset

• Sensors resolution, çözünürlük

• end-effector (E.E.) veya zincirde

oluşan sapmalar E. E. Ulaştığı noktalar kırmızılar hatalı

Hedefin koordinatı

Page 19: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

ex

ey

Coordinates

of the target

Precision

+ R

e offset

Movement precision

Precision (Accuracy)

• Capacity to place the end effector into a given position and orientation

(pose) within the robot working volume, from a random initial

position.

e increases with the distance

to the robot axis.

Page 20: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

ex

ey

Repetitiveness depends on:

• Mechanical play (backlash)

• Target position

• Speed and direction when

reaching the target

Repetitiveness

error

Precision

+ R

Movement precision

Repetitiveness

• Capacity to place the end effector into a given position and orientation

(pose) within the robot working volume, from a given initial position.

Coordinates

of the target

Page 21: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Movement precision (Statics)

Resolution:

• Minimal displacement the EE can achieve and / or the control unit can

measure.

• Determined by mechanical joints and the number of bits of the

sensors tied to the robot joints.

Error resolution of the sensor = Measurement Rank / 2n

Page 22: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Mekanik Yapı

Joint 1

Joint 2

Joint 4

Joint 5

Joint 1

Joint 2

Joint 5

Joint 3 Joint 4

Joint 6

Joint 3

Page 23: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Çalışma hacminin kesiti

Page 24: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Architectures

Architecture: Configuration and kind of

articulations of the kinematical

chain that determine the working

volume and accessibility

Classical Architectures: Cartesian

Cylindrical

Polar

Angular

Page 25: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Cartesian Work Space (D+D+D)

Page 26: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of a Cartesian Work Space Robot (D+D+D)

Page 27: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Cylindrical Work Space (R+D+D)

Page 28: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of a Cylindrical Work Space Robot (R+D+D)

Page 29: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Polar Work Space (R+R+D)

Page 30: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of a Polar Work Space Robot (R+R+D)

Page 31: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Angular Work Space (R+R+D)

Classical Architectures

Page 32: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Angular Work Space (R+R+R)

Classical Architectures

Page 33: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of Angular Work Space Robots (R+R+R)

Page 34: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Working space of a robot with angular joints

Page 35: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Inverted robot: Increase the useful working volume

Page 36: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Architecture “SCARA” Architecture R-R-D with cylindrical coordinates

( SCARA: Selective Compliance Assembly Robotic Arm )

Page 37: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

SCARA Robot :

examples

Page 38: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Resume Cartesian Robot Characteristics

Robot Joints Observations

Cartesian 1a. Linear: X

2a.

3a.

Advantages: :

linear movement in three dimensions simple kinematical model rigid structure easy to display possibility of using pneumatic actuators,

which are cheap, in pick&place operations

Linear: Y

Linear: Z

constant resolution

Drawbacks:

requires a large working volume the working volume is smaller than

the robot volume (crane structure) requires free area between the robot

and the object to manipulate

guides protection

Page 39: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Resume Cylindrical Robot Characteristics

Cylindrical 1a. Rotation: q

2a.

3a.

good accessibility to cavities and

open machines large forces when using hydraulic

actuators

restricted working volume requires guides protection (linear) the back side can surpass the

working volume

Robot Joints Observations

Linear: Z

Linear: r

Advantages:

simple kinematical model

easy to display

Drawbacks:

Page 40: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Resume Polar Robot Characteristics

Polar 1a. Rotation: q

2a. Rotation: j

3a. Linear: r

large reach from a central support

It can bend to reach objects on the floor

motors 1 and 2 close to the base

complex kinematics model difficult to visualize

Robot Joints Observations

Drawbacks:

Advantages:

Page 41: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Angular 1a. rotation

2a. rotation

3a. rotation

q 1

q 2

q 3

:

maximum flexibility large working volume with respect

to the robot size joints easy to protect (angular)

can reach the upper and lower side of an object

complex kinematical model difficult to display linear movements are difficult

no rigid structure when stretched

Resume Angular Robot Characteristics

Robot Joints Observations

Advantages:

Drawbacks:

Page 42: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

• high speed and precision

• only vertical access

: SCARA 1a. rotation

2a. rotation

3a. rotation

q 1

q 2

q 3

Resume SCARA Robot Characteristics

Robot Joints Observations

Advantages:

Drawbacks:

Page 43: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of Map of admitted

loads, in function of the

distance to the main axis

Dynamic Characteristics

Payload:

• The load (in Kg) the robot is able to transport in a continuous and

precise way (stable) to the most distance point

• The values usually used are the maximum load and nominal at

acceleration = 0

• The load of the End-Effector is not included.

Page 44: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Velocity

• Maximum speed (mm/sec.) to which the robot can move the End-Effector.

• It has to be considered that more than a joint is involved.

• If a joint is slow, all the movements in which it takes part will be slowed down.

• For shorts movements it can be more interesting the measure of acceleration.

Vmax

time

speed

Short

movements

Long

movement

Dynamic Characteristics

Page 45: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Architectures

- Classical Architectures: Cartesian

Cylindrical

Polar

Angular

- Special configurations

Page 46: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Special Configurations. Pendulum Robot GGD

Page 47: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of a Pendulum Robot RRD

Page 48: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Classical Degrees of freedom Concatenated Degrees of

freedom (elephant trunk)

Special Configurations. Elephant Trunk

Page 49: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Special Configurations. Elephant Trunk

Classical Degrees of freedom Concatenated Degrees of

freedom (elephant trunk)

Page 50: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Increase of accessibility

Special Configurations. Elephant Trunk

Page 51: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Distributed Degrees of Freedom.

Special Configurations. Elephant Trunk

Page 52: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Elephant Trunk Examples Applications

Page 53: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

6 Displacements 6 DoF.

+ X, + Y, + Z

+ j, + f, + q

Special Configurations. Stewart Platform

Page 54: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Platform “Stewart” Example

Workspace

Page 55: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of

“Stewart” Robot

Page 56: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

D Robots

6 Rotations 6 DoF.

Page 57: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Movement capabilities

1. Working volume (Workspace):

• Set of positions reachable by the robot end-effector.

• Shape is more important than the volume (m3)

2. Accessibility:

• Capacity to change the orientation at a given position.

• Strongly depend on the joint limits.

3. Maneuverability

• Capacity to reach a given position and orientation (pose) from

different paths (different configurations).

• Usually implies the presence of redundant joints

(degrees of manipulability or degrees of redundancy).

Page 58: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

- Coupled movements

- Decoupled movements

Page 59: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Coupled movements

The rotation of a link is propagated to the rest of the chain

Page 60: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Decoupled movements

The rotation of a link is not propagated to the rest of the chain

Page 61: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Mechanical decoupling architectures

l1 l2

l2

M l1

Decoupling achieved with a

parallelepiped structure

Page 62: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Example of a decoupled structure

with a parallelepiped structure

Page 63: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

M

Structure decoupled with connecting rods

l1

l1

l2

l2

M

Mechanical decoupling solutions

Page 64: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

M

Decoupling with connecting rods

By transmitting the movement with connecting rods, the

rotation of a joint does not propagates to the following.

Page 65: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

M

M

By transmitting the movement with connecting rods, the

rotation of a joint does not propagates to the following.

Decoupling with connecting rods

Page 66: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

M Mj

M M

Mj

M

Transmission with connecting rods through two

consecutive joints maintains the orientation of the E.E.

Decoupling with connecting rods

Page 67: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Structure decoupled with chains

Mechanical decoupling solutions

Page 68: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Mj Mj

Transmission movements with chains

Decoupling with chains

Page 69: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Mj Mj

Transmission systems with chains produce decoupled

movements

Decoupling with chains

Page 70: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Points potentially weak in mechanical design

Weak points Mechanical correction

Permanent deformation

of the whole structure

and the components

Increase rigidness

Weight reduction

Counterweight

Dynamic deformation

Reduction of the mass

to move

Weight distribution

Backlash Reduce gear clearances

Use more rigid

transmission elements

Increase rigidness

Page 71: Mekatronik Programı - Ege MYO-İZKAtec.ege.edu.tr/dersler/b2_robot_mimarisi.pdf · ROBOT TEKNOLOJISI Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ... delici uç, kaynak elektrodu)

Axes clearance Use pre stressed axes

Friction

Improve clearance in axes

Increase lubrication

Thermal effects Isolate heat source

Bad transducers

connection

Improve mechanical connection

Search for a better location

Protect the environment

Points potentially weak in the mechanical design

Weak points Mechanical correction