MECHANIZMY ROBOTÓW M A N I P U L A T O R Y
sterowanie Manipulator mechaniczny uład przeznaczony do realizaci nietórych funci ręi ludzie. Manus (łacina) - ręa uład mechaniczny Karel Cape R.U.R. (Roboty Universalna Rossuma) 9
Prawa robotów : Isaac Asimov w rou 94 stworzył trzy prawa robotów i przedstawił e w fantastycznym opowiadaniu Zabawa w bera (Runaround).. Robot nie może srzywdzić człowiea, ani przez zaniechanie działania dopuścić, aby człowie doznał rzywdy.. Robot musi być posłuszny rozazom człowiea, chyba że stoą one w sprzeczności z Pierwszym Prawem.. Robot musi chronić sam siebie, eśli tylo nie stoi to w sprzeczności z Pierwszym lub Drugim Prawem.
Ewoluca MANIPULATOR KOPIUJĄCY -małe siły (napędza operator), - małe odległości (długi łańcuch inemat błędy) servo computer
Ewoluca operator sterue za pomocą przycisów (bra czucia ) servo computer
Ewoluca Serwonapędy operator czue siłę servo computer
Ewoluca servo computer Robot współczesny
ZASTOSOWANIA: PRACA W SRODOWISKU NIEBEZPIECZNYM: PROMIENIOWANIE, SKAŻENIE ZAGROŻENIE EKSPLOZJĄ WYSOKIE CIŚNIENIE GŁĘBIA UCIĄŻLIWE I POWTARZALNE OPERACJE TECHNOLOGICZNE MONTAZOWE, SPAWALNICZE, OBRÓBCZE,... MEDYCYNA, OCHRONA ZDROWIA REHABILITACJA ZABIEGI OPERACYJNE OPIEKA NAD NIEPEŁNOSPRAWNYMI INNE MILITARNE
Unimate pierwszy przemysłowy robot Zaproetowany, opatentowany przez George a Devola w latach 954-96. Wyproduowany przez firmę UNIMATION założoną przez onstrutora. Robot w rou 96 został zaupiony przez General Motors do prac montażowych w fabryce w Ewing Township, New Jersey.
Producenci: ABB KUKA Panasonic Motoman Mitsubishi Fanuc Kawasai Denso Epson Koch
Roboty przemysłowe
Roboty mobilne Opportunity Mars -4
Manipulator do inspeci mostów i wiadutów
Roboty - obrabiari
Manipulatory medyczne i rehabilitacyne
Strutura RUCHY LOKALNE EFEKTOR RUCHY REGIONALNE Robot przemysłowy LOKOMOCJA KORPUS
CZUJNIKI JEDN. STERUJ. NAPĘDY MANIPU- LATOR EFEKTOR OTOCZ. CZUJNIKI ułady mechaniczne
Ogólny schemat struturalny manipulatora:
Manipulatory przemysłowe: szeregowe oraz równoległe O struturze otwartych łańcuchów inematycznych O struturze zamniętych łańcuchów inematycznych
Manipulator szeregowy uniwersalny Uład przestrzenny:,, orientaca efetora ( st. swobody) x,y,z pozyca efetora ( st. swobody) Wymagana ruchliwość: W = + (+ na chwyt) W= 6 (+ na chwyt) < W <
Manipulatory specalne W > 6
Manipulator szeregowy uniwersalny Uład płasi: orientaca efetora ( st. swobody) x,y, pozyca efetora ( st. swobody) Wymagana ruchliwość: W = += (+ na chwyt)
Synteza struturalna manipulatora płasiego o ruchliwości W = Schematy struturalne Założenia struturalne: - W =, - tylo pary I lasy : R i/lub T, - p =. W = (n-) - p C I = (n-) - p n = 4 p = B I A T T T R T R R R A I B T T R R R T T R C T R R R T T R T T TR TR R TRT RT RTR RT
Manipulatory płasie W = (przyłady) RRR RTR TRR RRT
Analiza inematyczna manipulatora RRR o ruchliwości W= y y q Położenie : x, y q q Orientaca: x x
Analiza inematyczna manipulatorów Zadanie proste inematyi y a 4 q Dane : q, q q, a q Szuane x, y pozyca orientaca a q x 6
y Zadanie proste inematyi q q + q a 4 Dane : q, q q, a a q q q x Szuane x, y pozyca orientaca x a cosq + a cosq + q + a4 cosq + q + q y a q + a q + q + a q + q + q q + + q q 4
Analiza inematyczna manipulatorów Zadanie odwrotne inematyi y x, y pozyca Dane : orientaca a 4 q q + q a q q Szuane q, q q, a q x
y Zadanie odwrotne inematyi a 4 q q + q x, y pozyca Dane : orientaca a q q Szuane q, q q, a q x x a cosq + a cosq + q + a4 cosq + q + q y a q + a q + q + a q + q + q q + + q q 4
Zadanie odwrotne inematyi y y Dwie onfigurace dwa rozwiązania uładu równań x x
Analiza inematyczna manipulatorów Macierze transformaci Współrzędne absolutne (artezańsie) y M rm x y rm p x
y M r M x y M M x M Wetor translaci: p x y r R r + M M p Macierz rotaci: R cos cos
r M R rm + p x y M M cos cos x y M M + x y
ey ex Wersory e x, e y : e x cos ey cos( ( + 9 + 9 o o ) ) cos R cos cos R e x e y
Własności macierzy rotaci R T cos cos R R I cos cos cos cos R R T R R cos cos R
M M p r R r + M M r A r Przeształcenie ednorodne T T T y x p q wetor wsp. absolutnych Przeształcenie ednorodne p R A cos cos y x A Macierz transformaci: rotaci i translaci
M M r A r Przeształcenie ednorodne cos cos y x A
Analiza inematyczna manipulatora x RRR y y a 4 q x y a 4 y a y x a x q x y A A A x y q x
cos cos A cos cos a A...... A cos cos a A
cos cos cos cos cos cos y x a a y x (x, y ) 4 4 cos cos cos q q q q q q q q q q q q q q q + + + + + + + + + + + + a a a y a a a x
x y x y Analiza inematyczna manipulatora RRR Równania prędości a a a a + a a cosq + a 4 4 q + a q + q + q cos cos a + + + + + + + a cos + + + + + + + + cos q + q + a4 cosq + q + q q + q + a q + q + q 4 + +
Analiza inematyczna manipulatora RRR Równania prędości macierz Jacobiego x y a a a a a a 4 4 4 4 4 4 cos cos cos + + a a + + + a + + + + + + a cos + a cos + + + + a cos + + +
J y x J Macierz Jacobiego manipulatora JΘ V V J Θ zadanie proste zadanie odwrotne Analiza inematyczna manipulatora RRR Równania prędości macierz Jacobiego
y Analiza inematyczna manipulatora RRR x q a 4 x q x y A A A x y a a x q x
cos cos A cos cos a A cos cos a A Analiza inematyczna manipulatora RRR
A A A A + + + + + + + + + + + + cos cos cos cos a a a a A A opisue położenie uładu współrzędnych w uładzie y x y x A y x y x A A A
y y {} y Analiza inematyczna manipulatora RRR Zadanie odwrotne a x a a 4 x x q q Dane: x, y, x y {} {} x y Wyznacz: a a 4 4,,? cos q x x {} x
A cos + + + + a cos + a cos + + + cos + + a + a + Analiza inematyczna manipulatora RRR Zadanie odwrotne Porównanie elementów macierzy (macierz T znana w zad. odwrotnym znane położenie efetora) A T cos cos x y {} {}
Analiza inematyczna manipulatora RRR Zadanie odwrotne Porównanie macierzy A i T dae 4 równania: cos cos + + + + x{} a cos + a cos y{} a + a + + ( a) ( b) ( c) ( d)
Przeształcenia: cos cos + + + + x{} a cos + a cos y{} a + a + + (c)^ i (d)^ dodane stronami dae: ( a) ( b) ( c) ( d) x{ } + y{} a + a + aau gdzie: Analiza inematyczna manipulatora RRR Zadanie odwrotne u cos + + + cos
Manipulator D zadanie odwrotne u + + + cos cos Po wyorzystaniu: cos + cos cos + cos + cos 5
Manipulator D zadanie odwrotne u + + + cos cos w wyniu otrzymano: u cos + cos cos cos cos + cos + cos + cos cos Ostatecznie: u cos
Manipulator D zadanie odwrotne x{ } + y{} a + a + aau x { } + y{} a + a aa cos cos x {} + y {} a + a a a +p acos Dwa rozwiązania?
Dwa rozwiązania dwie onfigurace: Manipulator D zadanie odwrotne +p +p
Manipulatory przestrzenne szeregowe uniwersalne
Manipulator szeregowy uniwersalny Uład przestrzenny:,, orientaca efetora ( stopnie swobody) x, y, z pozyca efetora ( stopnie swobody) Wymagana ruchliwość: W = + (+ na chwyt) W= 6 (+ na chwyt) < W <
Synteza struturalna manipulatora o ruchliwości W = 6 Schematy struturalne Założenia struturalne: - W = 6, - tylo pary I lasy : R i/lub T, - p i = (i >). W = 6(n-) - 5p 6= 6(n-) - 5p n=7 p =6 A B C I I I I I I D E F T R R R R R R R R R R R R R R R F E D C B A R R
Manipulatora płasiego o ruchliwości W = 6 Typu 6R
Przyłady strutur manipulatorów (rozwiązania omercyne)
RRR SCARA
Manipulatory - udźwig
SRTEFA ROBOCZA W= W= W>=
ABB IRB 4
ABB IRB 4
ABB IRB 94
Motoman
Kąt i współczynni serwisu
Kąt i współczynni serwisu ąt serwisu: C współczynni serwisu : C p F F K
=
= =
Manewrowość (redundanca) n = 4 p = p = W = M = W = (n-) - p - p M = (n--) - p - p W = 4 M = n = 5 p = 4 p =
Manewrowość (redundanca)
Efetory (chwytai) - schematy
Efetory (chwytai) - rozwiązania
Efetory (chwytai) trzy palce
Manipulatory równoległe Manipulatorami równoległymi nazywa się ułady, w tórych człon bierny (efetor, chwyta) est połączony z podstawą iloma niezależnymi łańcuchami inematycznymi.
Ogólny schemat manipulatora równoległego
Manipulatory równoległe Zastosowania Wyspecalizowane obrabiari ABB IRB 94 Tricept TMC 845
Manipulatory równoległe Zastosowania Manipulatory montażowe Manipulatory pauące ABB IRB 4 FANUC M-iA
Manipulatory równoległe Zastosowania Ułady pozyconuące Hexapod PI M-85 Pathfinders Hexvantage
Manipulatory równoległe Zastosowania Symulatory ruchu
Manipulatory równoległe Zastosowania Medyczne i rehabilitacyne Badawcze i rozwoowe Politechnia Wrocławsa I-6MR R6C
Manipulatory równoległe Własności manipulatorów równoległych Duża sztywność uładu Duża doładność realizowanych ruchów Duża nośność
Manipulatory równoległe Własności manipulatorów równoległych Mała masa członów ruchomych. Platforma może poruszać się ze znacznymi prędościami i przyspieszeniami. Napędy są umieszczone przy podstawie.
Manipulatory równoległe Własności manipulatorów równoległych Mała strefa robocza ABB IRB 4
Manipulatory równoległe Własności manipulatorów równoległych Mała strefa robocza ABB IRB 94 Tricept
Manipulatory równoległe Własności manipulatorów równoległych Mała strefa robocza FANUC F
Manipulatory równoległe Własności manipulatorów równoległych Występowanie położeń osobliwych