Upload
buithuy
View
224
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE
PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU
ROBOTA
DIPLOMSKI RAD
Mentor:
Prof. dr.sc. Zoran Kunica
TOMISLAV PERKOVIĆ
Zagreb, 2008.
Sažetak
Tržišna utakmica, promjenljivi zahtjevi tržišta, povećanje cijene ljudskog rada, zakonski propisi o uvjetima sigurnosti i rada, nalažu brz razvoj naprednih tehnologija, među kojima su i visokoautomatizirani (visokoautonomni – inteligentni) sustavi robotskog sklapanja, izdašno opskrbljeni raznim osjetilima.
U Laboratoriju za inteligentne proizvodne sustave Zavoda za robotiku i automatizaciju proizvodnih sustava, Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu, instaliran je robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA Gamma Si-65-5. Senzor je spojen s NIDAQ karticom, koja omogućuje sakupljanje mjernih podataka.
U radu je detaljno opisan navedeni robotski sustav i njegove hardverske i softverske komponente.
Izvedeno je i opisano nekoliko pokusa u svrhu prikupljanja i analize podataka o mjerenim silama i momentima, pri čemu se koristio softver LabVIEW (proizvođača National Instruments), te robotski programi u jeziku V+.
Pokusi su obuhvatili: – gibanje robota s utegom (mase 1 kg) u prihvatnici; – proces montaže sklopa od šest dijelova (prvotno u nesređenom stanju – stohastičkih
pozicija i orijentacija); – proces rasklapanja sklopa od tri dijela. LabVIEW aplikacijom omogućeno je pretvaranje „sirovih“ podataka sa senzora – napona,
u sile i momente, te grafičko prikazivanje svih mjerenih veličina. Dobiveni podaci su analizirani, te je na temelju toga zaključeno da podaci ne odstupaju od očekivanih, odnosno sukladni su gibanjima robota u datim smjerovima i masama dijelova (predmeta) u hvataljci.
Također, što je posebno značajno za daljnji rad, ostvaren je datotečni ispis podataka o silama i momentima, u obliku primjerenom za razvoj složene robotske aplikacije, koja će, uz senzor sila i momenata, koristiti i strojni vid.
2
Slika 1. Model Gamma [2]
Slika 2. Spajanje senzora na prirubnicu robota [13]
Slika 3. ATI-IA softver
3
Slika 4. Prepoznavanje uređaja
Slika 5. Primjer test panela
4
Slika 6. Početni prozor LabVIEW-a
5
Slika 7. Popunjena gornja For Loop
6
Slika 8. Sakupljanje podataka (napona)
Slika 9. Izračun vrijednosti sila i momenata
7
Slika 10. Upisivanje podataka u datoteku
Slika 11. Konačni front panel
8
Zadaci sklapanja i rasklapanja
Slika 12. Robot i njegov radni prostor
z
x y
9
Zadatak sklapanja U ovome zadataku izvodi se sklapanje postolja, valjka, zatika, pločice i dvaju vijaka (Slika
13.), uz pomoć strojnog vida [13].
Slika 13. Dijelovi za sklapanje
Slika 14. Dijagram toka za sklapanje
Pokretanje aplikacije, Bias All i početak spremanja
Robot prihvaća postolje i odnosi ga na mjesto za sklapanje
Odlazi po valjak i prilazi postolju s gornje strane
Postavlja valjak na njegovo mjesto
Odlazi po zatik i prilazi postolju s bočne strane
Polaže zatik na njegovo mjesto
Odlazi po pločicu i prilazi postolju odozgo
Postavlja pločicu na postolje
Odlazi po prvi vijak i prilazi pločici odozgo
Polaže vijak u rupu i odlazi po drugi vijak, prilazi pločici odozgo
Polaže i taj vijak u rupu, odmiče se od sklopa i odlazi na početnu poziciju, sepremanje se zaustavlja
10
Slika 15. Uzimanje postolja
Slika 16. Gotovi sklop
11
-20
-15
-10
-5
0
5
10
1 64 127 190 253 316 379 442 505 568 631 694 757 820 883 946 1009 1072 1135 1198 1261 1324 1387 1450 1513 1576
broj uzorka
F, N
Fx Fy Fz
Slika 17. Sile sklapanja Fx, Fy i Fz
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
1 64 127 190 253 316 379 442 505 568 631 694 757 820 883 946 1009 1072 1135 1198 1261 1324 1387 1450 1513 1576
broj uzorka
T, N
m
Tx Ty Tz
Slika 18. Momenti sklapanja Tx, Ty i Tz
12
Zadatak rasklapanja U zadatku rasklapanja, rasklopit će se sklop, koji se sastoji od postolja, valjka i zatika.
Robot će okretanjem sklopa najprije omogućiti ispadanjem zatika, a zatim vraćenjem sklopa u početni položaj valjak ispada i zadatak je gotov.
Slika 19. Dijagram toka rasklapanja
Pokretanje aplikacije, Bias All i početak spremanja podataka
Pokretanje robota, robot je iznad postolja i uzima ga hvataljkom
Odnosi ga iznad radne plohe i okreće ga na bok
Zatik ispada i robot vraća postolje u početni položaj
Tada ispada valjak i robot spušta postolje na plohu
Robot odlazi u početnu točku, isključuje se i spremanje podataka se prekida
13
Slika 20. Robot sa sklopom u hvataljci
Slika 21. Ispali valjak
14
Slika 22. pokazuje kretanje sila Fx, Fy i Fz pri rasklapanju u istom grafu, na njemu je uočljivo da se maksimalna vrijednost za sile ostvaruje kod sile Fx, a minimalna vrijednost kod sile Fz. Ovaj prikaz daje vjernu sliku onoga što je već rečeno, a to je da su sile Fx i Fz značajnije za rasklapanje, dok je sila Fy praktično beznačajna. Jer kako se vidi na zajedničkom grafu ona je gotovo za vrijeme cijelog rasklapanja jednaka nuli.
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
1 27 53 79 105 131 157 183 209 235 261 287 313 339 365 391 417 443 469 495 521 547 573 599 625 651 677 703 729 755 781 807 833 859
broj uzorka
F, N
Fx Fy Fz
Slika 22. Sile rasklapanja Fx , Fy i Fz
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1 27 53 79 105 131 157 183 209 235 261 287 313 339 365 391 417 443 469 495 521 547 573 599 625 651 677 703 729 755 781 807 833 859
broj uzorka
T, N
m
Tx Ty Tz
Slika 23. Momenti rasklapanja Tx , Ty i Tz