Mechanika Robotów. Wojciech Lisowski. 5 Planowanie trajektorii ruchu efektora w przestrzeni roboczej

Podobne dokumenty
Roboty przemysłowe. Wojciech Lisowski. 8 Przestrzenna Kalibracja Robotów

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: RME s Punkty ECTS: 12. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Podstawy Robotyki

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RAR s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Roboty przemysłowe. Cz. II

2.9. Kinematyka typowych struktur manipulatorów

Kinematyka robotów mobilnych

Kinematyka manipulatora równoległego typu DELTA 106 Kinematyka manipulatora równoległego hexapod 110 Kinematyka robotów mobilnych 113

MODEL MANIPULATORA O STRUKTURZE SZEREGOWEJ W PROGRAMACH CATIA I MATLAB MODEL OF SERIAL MANIPULATOR IN CATIA AND MATLAB

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

Podstawy robotyki - opis przedmiotu

AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 1. PMiSM-2017

Notacja Denavita-Hartenberga

PRZEKŁADNIE ZĘBATE. Przekł. o osiach stałych. Przekładnie obiegowe. Planetarne: W=1 Różnicowe i sumujące: W>1

Podstawy automatyki. Energetyka Sem. V Wykład 1. Sem /17 Hossein Ghaemi

Roboty przemysłowe. Wprowadzenie

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI KATEDRA AUTOMATYKI. Robot do pokrycia powierzchni terenu

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Zautomatyzowane systemy produkcyjne Kod przedmiotu

Podstawy robotyki wykład III. Kinematyka manipulatora

PAiTM - zima 2014/2015

Bezpieczna obsługa oraz praca robota na stanowisku przemysłowym

Modelowanie, sterowanie i symulacja manipulatora o odkształcalnych ramionach. Krzysztof Żurek Gdańsk,

Układy sterowania robotów przemysłowych. Warstwa programowania trajektorii ruchu. Warstwa wyznaczania trajektorii ruchu.

PODSTAWY ROBOTYKI. Opracował: dr hab. inż. Adam Rogowski

Struktura manipulatorów

MECHANIZMY ROBOTÓW M A N I P U L A T O R Y

Kalibracja robotów przemysłowych

Próby ruchowe dźwigu osobowego

Laboratorium Sterowania Robotów Sprawozdanie

Jakobiany. Kinematykę we współrzędnych możemy potraktować jako operator przekształcający funkcje czasu

Planowanie trajektorii manipulatora

Roboty manipulacyjne (stacjonarne)

Manipulatory i roboty mobilne AR S1 semestr 5

Planowanie trajektorii narzędzia skrawającego koparki hydraulicznej

Temat 1. Wprowadzenie do nawigacji robotów mobilnych. Dariusz Pazderski Opracowanie w ramach programu ERA Inżyniera

PROJEKTOWANIE MECHATRONICZNE

MODEL MANIPULATORA O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY

Zagadnienia egzaminacyjne AUTOMATYKA I ROBOTYKA. Stacjonarne I-go stopnia TYP STUDIÓW STOPIEŃ STUDIÓW SPECJALNOŚĆ

MECHANIZMY ROBOTÓW M A N I P U L A T O R Y

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

LABORATORIUM Podstawy mechatroniki Badania powtarzalności realizacji trajektorii manipulatora równoległego MR3R6C

Roboty manipulacyjne i mobilne. Roboty przemysłowe zadania i elementy

Spis treści. Przedmowa... 7

ANALIZA KINEMATYCZNA PALCÓW RĘKI

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Teoria Maszyn i Mechanizmów

Opinia o pracy doktorskiej pt. On active disturbance rejection in robotic motion control autorstwa mgr inż. Rafała Madońskiego

Laboratorium Podstaw Robotyki ĆWICZENIE 4

Symulacja działania sterownika dla robota dwuosiowego typu SCARA w środowisku Matlab/Simulink.

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium Mechaniki technicznej

2.12. Zadania odwrotne kinematyki

ZASTOSOWANIE METOD PRZETWARZANIA I ANALIZY OBRAZU W OPTYMALIZACJI RÓWNAŃ RUCHU CZTERONOŻNEGO ROBOTA KROCZĄCEGO

Sterowanie napędów maszyn i robotów

Podstawy robotyki wykład V. Jakobian manipulatora. Osobliwości

Ćwiczenie EA9 Czujniki położenia

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

T13 Modelowanie zautomatyzowanych procesów wytwórczych, programowanie maszyn CNC

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: EIB BN-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Bionanotechnologie

Jan Awrejcewicz- Mechanika Techniczna i Teoretyczna. Statyka. Kinematyka

Egzamin 1 Strona 1. Egzamin - AR egz Zad 1. Rozwiązanie: Zad. 2. Rozwiązanie: Koła są takie same, więc prędkości kątowe też są takie same

Katedra Systemów Decyzyjnych. Kierownik: prof. dr hab. inż. Zdzisław Kowalczuk

METODYKA BADAŃ DOKŁADNOŚCI I POWTARZALNOŚCI ODWZOROWANIA TRAJEKTORII ROBOTA PRZEMYSŁOWEGO FANUC M-16iB

POZYCJONOWANIE SERWONAPĘDU ELEKTROPNEUMATYCZNEGO Z BEZPOŚREDNIM POMIAREM PRZEMIESZCZENIA I PRĘDKOŚCI TŁOKA SIŁOWNIKA

Instrukcja z przedmiotu Napęd robotów

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium Mechaniki technicznej

WYZNACZANIE WSPÓŁRZĘDNYCH ZŁĄCZOWYCH DLA SKOORDYNOWANYCH RUCHÓW ROBOTÓW CZTEROOSIOWYCH

KINEMATYKA ODWROTNA TRIPODA Z NAPĘDEM MIMOŚRODOWYM

Wprowadzenie do robotyki

WPŁYW KINEMATYCZNYCH CHARAKTERYSTYK RUCHU CHWYTAKA NA POŁOśENIA, PRĘDKOŚCI I PRZYSPIESZENIA OGNIW AGROROBOTA

PRZEDMIOTY STUDIÓW STACJONARNYCH II STOPNIA

ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z KONSTRUKCJI METALOWCH. Ć w i c z e n i e H. Interferometria plamkowa w zastosowaniu do pomiaru przemieszczeń

Manipulator OOO z systemem wizyjnym

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

PL B1. Układ do lokalizacji elektroakustycznych przetworników pomiarowych w przestrzeni pomieszczenia, zwłaszcza mikrofonów

Automatyzacja i sterowanie statkiem

1) Podaj i opisz znane ci języki programowania sterowników opisanych w normie IEC

OPISY PRZESTRZENNE I PRZEKSZTAŁCENIA

Mechanika. Wykład 2. Paweł Staszel

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Metody pozycjonowania i programowania

TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW ĆWICZENIA LABORATORYJNE

Laboratorium z Napęd Robotów

Opinia o dorobku naukowym dr inż. Ireneusz Dominik w związku z wystąpieniem o nadanie stopnia naukowego doktora habilitowanego.

PL B BUP 13/ WUP 01/17

Kinematyka manipulatorów robotów

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Podstawy robotyki Rodzaj przedmiotu: Zaliczenie Język wykładowy:

PL B1. Mechanizm pedipulatora do ustawiania pozycji modułu napędowego, zwłaszcza robota mobilnego

Laboratorium Podstaw Robotyki ĆWICZENIE 4

Obiekt. Obiekt sterowania obiekt, który realizuje proces (zaplanowany).

Planowanie przejazdu przez zbiór punktów. zadania zrobotyzowanej inspekcji

Opis ruchu obrotowego

Research & Development. Zespół R&D

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Głogowie Instytut Politechniczny

Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Podstawy robotyki Rodzaj przedmiotu: Zaliczenie Język wykładowy:

EiT_S_I_RwM_EM Robotyka w medycynie Robotics in Medicine

Wstęp. Ruch po okręgu w kartezjańskim układzie współrzędnych

Transkrypt:

Katedra Robotyki i Mechatroniki Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Mechanika Robotów Wojciech Lisowski 5 Planowanie trajektorii ruchu efektora w przestrzeni roboczej Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 1

Tor ruchu - zbiór punktów - miejsc geometrycznych, w których ma się znaleźć efektor z pewną (zadaną lub nie) orientacją w czasie realizacji operacji. Określenie toru ruchu poprzedza planowanie trajektorii. Planowanie trajektorii ruchu efektora manipulatora polega na parametryzacji jego toru ruchu w funkcji czasu Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 2

Znaczenie planowania trajektorii dla eksploatacji manipulatorów Zaplanowana trajektoria determinuje: - czas realizacji operacji - wielkość zużytej energii - jakość realizowanego procesu technologicznego - skuteczność współpracy wielu manipulatorów i urządzeń przez nie obsługiwanych - efektywność omijania przeszkód. Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 3

Punkt trajektorii ruchu może być określony przez: - wektor położenia P - wektor orientacji - wektor prędkości liniowej v - wektor prędkości kątowej - wektor przyspieszenia liniowego a - wektor przyspieszenia kątowego. Najczęściej zadaje się tylko położenie. Rzadziej dodatkowo orientację i prędkość liniową efektora. Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 4

Schemat planowania trajektorii ruchu OGRANICZENIA GEOMETRYCZNE P d, d, v d, d, a d, d PLANOWANIE TRAJEKTORII q( t), q ( t), q ( t) P(t), (t), v(t), (t), a(t), (t) OGRANICZENIA KINEMATYCZNE I DYNAMICZNE Wynikiem procedury planowania trajektorii jest opis toru ruchu we współrzędnych złączowych q(t) lub rzadziej we współrzędnych kartezjańskich: P(t), (t), v(t), (t), a(t), (t). Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 5

W przypadku planowania trajektorii ruchu efektora manipulatora Ograniczenia geometryczne określają: - miejsca geometryczne punktów toru ruchu efektora - lokalizację przeszkód w przestrzeni roboczej manipulatora. Ograniczenia kinematyczne i dynamiczne: - mogą być określone we współrzędnych kartezjańskich Zastosowana technika programowania pracy robota decyduje o stopniu złożoności algorytmu planowania trajektorii: - programowanie przez uczenie - programowanie bezpośrednie Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 6

Najczęściej stosowane w praktyce jest planowanie trajektorii w przestrzeni współrzędnych złączowych. Główna zaleta trajektorii złączowych: prostota algorytmów planowania i łatwość śledzenia trajektorii złączowych przez układy sterowania większości robotów przemysłowych. Główna wada trajektorii złączowych: brak koordynacji ruchów poszczególnych złącz (nieprzewidywalny przebieg powstałego ze złożenia zbioru trajektorii złączowych toru ruchu efektora w przestrzeni kartezjańskiej). Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 7

Przykład planowania trajektorii typu 4-3-3-3-4 dla manipulatora o strukturze SCARA: θ 1 [0,0,1,2,3,3] [rad] θ 2 [1,1,2,2,1,1] [rad] d 3 [0.3,0.1,0.1,0.1,0.1,0.3] [m] θ 4 [0,0,-1,-2,-3,-3] [rad] Przemieszczenia: θ 1 [rad] θ 2 [rad] d 3 [m] θ 4 [rad] Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 8

rzebiegi współrzędnych kartezjańskich x [m] y [m] z [m] Φ [rad] Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 9

Złożenie 4 trajektorii złączowych w przestrzeni kartezjańskiej: x y Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 10

z y x Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 11

11 punktów 6 punktów manipulator SCARA Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 12

Główna techniczna przeszkoda zastosowania w praktyce trajektorii kartezjańskich: brak czujników (wysoka cena systemów pomiarowych) wyznaczających położenie i orientację efektora w przestrzeni kartezjańskiej pracujących niezawodnie w warunkach przemysłowych. Śledzenie trajektorii kartezjańskiej wymaga transformacji parametrów geometrycznych i kinematycznych - z przestrzeni współrzędnych złączowych do przestrzeni kartezjańskiej w celu wyznaczenia uchybu regulacji - z przestrzeni kartezjańskiej do przestrzeni współrzędnych złączowych dla wyznaczenia korekty sterowania. Jest to postępowanie: - złożone - wymagające odpowiedniej mocy obliczeniowej - zwykle nieuzasadnione ekonomicznie. Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 13

Realizacja ruchu efektora według zaplanowanej trajektorii (pozycjonowanie lub śledzenie trajektorii) jest problemem sterowania ruchem manipulatora. W praktyce w niektórych przypadkach fazy planowania trajektorii i jej śledzenia mogą przebiegać równocześnie. Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 14

W przypadku równoczesnego planowania i śledzenia trajektorii w każdym takcie sterownia generowana jest korekta parametrów zaplanowanej trajektorii. Wymaga to dużych mocy obliczeniowych i dla większości klas operacji wykonywanych przez manipulatory nie jest konieczne. Najczęściej etap planowania jest przeprowadzany oddzielnie i poprzedza śledzenie trajektorii: - w czasie śledzenia zaplanowane wartości parametrów trajektorii nie mogą być aktualizowane - błędy śledzenia są minimalizowane poprzez zastosowanie odpowiedniego typu regulatora. Mechanika Robotów KRiM, WIMIR, AGH w Krakowie 15