instrukcja_ramieniow.. - Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
INSTYTUT MASZYN, NAPĘDÓW I POMIARÓW
ELEKTRYCZNYCH
Instrukcja z przedmiotu
Napęd robotów
Wieloosiowy liniowy napęd pozycjonujący – robot
ramieniowy RV-2AJ
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania robotów
ramieniowych na przykładzie robota ramieniowego RV-2AJ firmy MITSUBISHI.
WPROWADZENIE
Robotyka przemysłowa zajmuje się zagadnieniami związanymi z zastosowaniem
robotów do automatyzacji takich procesów, jak: montaż, odlewnictwo, spawalnictwo,
lakiernictwo, obsługa pras i wiele innych procesów, które wymagają dużego wysiłku
fizycznego, a także są szkodliwe i niebezpieczne dla obsługującego je człowieka.
Zastosowanie robotów przemysłowych w ostatnich latach wykracza poza przemysł
elektromaszynowy i wkracza do takich przemysłów, jak górnictwo, lotnictwo, rolnictwo,
transport, łączność, chemia czy leśnictwo.
PODSTAWOWE OKREŚLENIA I PODZIAŁ ROBOTÓW
Podstawowe definicje związane z robotami przemysłowymi (wg normy ISO 8373).
Manipulacja - tok czynności w przemysłowym procesie produkcyjnym, polegający na:
uchwyceniu określonego obiektu manipulacji, transportowaniu, pozycjonowaniu lub
orientowaniu tego obiektu względem przyjętej bazy, oraz przygotowujący ten obiekt do
wykonywania na nim lub za jego pomocą operacji technologicznych.
Manipulator (przemysłowy) - urządzenie przeznaczone do wspomagania lub całkowitego
zastąpienia człowieka przy wykonywaniu czynności manipulacyjnych w przemysłowym
procesie produkcyjnym, sterowane ręcznie lub automatycznie za pomocą własnego układu
sterującego stałoprogramowanego lub zewnętrznego układu sterującego.
Robot (przemysłowy) - urządzenie automatyczne przeznaczone do wykonywania
czynności manipulacyjnych w przemysłowym procesie produkcyjnym, mające układ ruchu
składający się co najmniej z trzech zespołów ruchu i własny układ sterujący
programowalny.
Różnica między manipulatorem a robotem jest następująca: manipulator wykonuje
zamknięty cykl ruchów powtarzalnych, na ogół ma on sztywny program (z reguły zmiana
programu pracy manipulatora wymaga fizycznych zmian w jego konstrukcji), robot
natomiast może realizować dużą liczbę różnorodnych czynności manipulacyjnych za
pomocą sygnałów generowanych w programowalnym układzie sterowania. Wykonuje on
najczęściej powtarzalny, ale mogący ulec zmianie odpowiednio do zmiany programu, stanu
środowiska lub podanej informacji, cykl ruchów manipulacyjnych lub/i lokomocyjnych.
Robot ponadto wykorzystując swoje układy wejść/wyjść może pełnić rolę nadrzędną w
stosunku do urządzeń technologicznych, z którymi współpracuje.
Przez robotyzację będziemy rozumieli działania mające na celu automatyzację pracy
produkcyjnej za pomocą manipulatorów i robotów.
Mechanizacja polega na zastępowaniu w procesie produkcyjnym pracy fizycznej
człowieka przez pracę maszyn.
W odniesieniu np. do obrabiarek najpierw nastąpiła mechanizacja ruchów roboczych, a
następnie w miarę upływu czasu, mechanizacja ruchów pomocniczych, podawania
przedmiotów obrabianych, transportu przedmiotów, narzędzi, przyrządów i uchwytów.
Automatyzacja polega na zastępowaniu człowieka w sterowaniu ręcznym urządzeniami
pracującymi bez bezpośredniego udziału człowieka. Urządzenia te przejmują funkcje
człowieka związane głównie z jego wysiłkiem umysłowym. Sterowanie wykonywane przez
urządzenia nazywa się sterowaniem automatycznym. Urzeczywistnienie tego rodzaju
sterowania bez uprzedniego lub równoczesnego wprowadzenia mechanizacji jest
niemożliwe. Podstawowym czynnikiem umożliwiającym realizacje automatyzacji stał się
postęp w dziedzinie programowalnych urządzeń sterujących. Nastąpił rozwój technik
sterowania numerycznego i komputerowego. Obrabiarki sterowane numerycznie
automatycznie wykonują cykl obróbki. Szczególny postęp w dziedzinie automatyzacji
wiąże się z wprowadzeniem robotów przemysłowych. Pojawiły się roboty do
automatycznego
elektrycznego.
spawania,
Nastąpił
zgrzewania,
również
malowania,
gwałtowny
rozwój
montażu
mechanicznego
programowalnych
i
urządzeń
pomocniczych, wśród których warto wymienić sterowane komputerowo maszyny
pomiarowe, myjnie suszarnie, stanowiska do konserwacji, magazyny narzędzi, przyrządów
i uchwytów.
ROBOT RV-2AJ
Ogólne informacje
RV-2AJ jest ręko podobnym robotem o
pięciu osiach swobody, wyróżniającym się
najnowszą technologią zastosowaną przy
konstrukcji ramienia i układu sterowania.
Ten zminiaturyzowany robot umożliwia
manipulację i pozycjonowanie obiektów o
wadze do 2 kg.
Jego smukła sylwetka pozwala na prostą
instalację nawet w bardzo małej przestrzeni i wkomponowanie go w linię produkcyjną.
Wysokiej precyzji serwo-silniki AC zapewniają pewną i bezawaryjną pracę. Technologia
absolutnych przetworników położenia pozwala w każdej chwili na wyłączenie robota i
ponowne rozpoczęcie pracy z dokładnie tej samej pozycji, bez straty czasu na szukanie
zerowego punktu odniesienia i unikając tym samym ryzyka kolizji. Centralnym elementem
tego kontrolera jest 64 - bitowe CPU, które w trybie wielozdaniowym może wykonywać do
32 zadań jednocześnie. Oznacza to, że gdy RV-2AJ wykonuje sekwencyjne ruchy, to może
on jednocześnie, przez interfejs, odbierać dane o pozycji, włączać wejścia i wyjścia,
dokonywać obliczeń a ponadto wykonywać jeszcze 28 innych zadań jednocześnie!
Kontroler robota może być wyposażony w dodatkowe karty, pozwalające na zwiększenie
jego stopni swobody, co daje RV-2AJ możliwość nieograniczonych zastosowań. Dla
przykładu, przestrzeń robocza może być powiększona przez dodanie osi linearnej. Pozwoli
to efektywnie i tanio zrealizować rozwiązanie w kilku maszynach, liniach produkcyjnych,
przy wymianie narzędzi lub zrobotyzowanych laboratoriach.
Robot wyposażony jest w standardowy interfejs RS-232 oraz 16 cyfrowych I/0 (wejść i
wyjść) niezbędnych do komunikacji z otaczającym go sprzętem. Dodatkowy sieciowy
moduł (z protokołem TCP/IP) pozwala na zintegrowanie RV-2AJ z siecią Ethernet.
Wysokie osiągi tej sieci pozwalają na szybką wymianę danych i bardzo szybkie czytanie
oraz wpisywanie współrzędnych pozycji. Inne cechy wyróżniające nowy robot i kontroler
nowej generacji Mitsubishi, to łącza z siecią CC-link oraz (w niedalekiej przyszłości)
możliwość integracji kontrolera w siecią Profibus.
Konstrukcja robota ramieniowego
4
1 – podstawa
5
2 – korpus obrotowy
3
3 – ramię
4 – przedramię
5 – przegób
2
1
Manipulacyjne części robota.
Przestrzeń robocza, zakres ruchów przegubów
Przestrzeń robocza robota
Budowa stanowiska oraz roboczego robota.
Robot MOVEMASTER RV-2Aj składa się z:
1) ramienia robota,
2) chwytaka robota (manipulatora)
3) ręcznego panelu sterowania,
4) jednostki sterującej połączonej
przewodami z robotem.
5) osi liniowej
Podstawowe parametry techniczne RV-2AJ
Typ robota
Powtarzalność
Prędkość J4
Udźwig ręki
Zasięg
Cyfrowe We/Wy
Ręko podobny, 5 stopni swobody
± 0,02mm
2,100mm na sekundę
2 kg
410mm
16/16 (max. 240/240)
Tryby sterowania
Osiowe, liniowa i kołowa interpolacja, wielozadaniowość
Język programowania Język komend MOVEMASTER, MELFA BASIC IV
Pobór mocy
0,7 KVA, 230V AC
Pytania kontrolne
1. Robot – wyjaśnić pojęcie oraz podać przykłady zastosowań.
2. Omówić budowę robotów ramieniowych.
3. Wyjaśnić pojęcie manipulator, manipulacja, robot – wyjaśnić różnice, podać
przykłady.
4. Wyjaśnić pojęcie mechanizacja, automatyzacja.
Literatura:
1. W. Henno “Sterowanie robotami przemysłowymi”, 2002;
2. Marwick Manufacturing Group “Introduction to industrial robots”;
3. Barbara Krasnoff “ROBOTS: REEL TO REAL”, 1982;
4. http://www.telemanipulators.com/