roboty a manipulátory parametry a aplikace ram
DESCRIPTION
Katedra elektrotechniky a automatizace Technická fakulta, ČZU v Praze Miloslav Linda Michal Růžička Vladislav Bezouška. Roboty a manipulátory Parametry a aplikace RaM. Obsah přednášky. Parametry RAM Konstrukční uspořádání Konstrukce RaM Prostorové dispozice Aplikace robotů. Parametry RAM. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Katedra elektrotechniky a automatizace
Technická fakulta, ČZU v Praze
Miloslav LindaMichal Růžička
Vladislav Bezouška
Roboty a manipulátory
Parametry a aplikace RaM
Obsah přednášky
Parametry RAM Konstrukční uspořádání Konstrukce RaM Prostorové dispozice Aplikace robotů
Parametry RAM
geometrické charakteristiky (provozní, pracovní prostor) statické charakteristiky (tuhost) kinematické charakteristiky (struktury, v, a, °, souř.syst.) dynamické charakteristiky (F pohyb. jedn., dyn. tuh.) výkonové charakteristiky (nosnost, účinnost, m=f(a)) provozní charakteristiky (mont.plocha, mcelk. ,Pinst. ,spotř.enerie) charakteristiky spolehlivosti (fyz., mor.životn., stř.doba bezpor.) poměrové charakteristiky (mRAM/mkonstr., Vprov./Vprac., vmax./vjmen.) charakteristika řízení (PTP, CP, počet PTP, čas) charakteristika konstrukce (jedn., univers., modul.;pohon, říz.) cena (st.voln., max.nosn., přesn. poloh., rychl. poh.)
Obvyklé parametry RAM
počet stupňů volnosti maximální nosnost:- mikro RAM – 0,1kg- malé RAM – 0,1 – 10kg- střední RAM – 10 – 100kg- velké RAM – 100 – 1000kg přesnost polohování: (5 – 0,001)mm rychlost pohybu: - rotační 3-8m/s- translační 4-4,5m/s
Konstrukční uspořádání RAM jednoúčelové řešení - umožňují těsnější přizpůsobení dané aplikaci- obtížné či nemožné přizpůsobení jinému pracovišti stavebnicové řešení- výhodné z hlediska variability (možnost sestavení více
výsledných typů; přiblížení se aplikaci za výhodných ekonomických podmínek)
universální řešení- obsáhne více aplikací- možnost spolupráce s více pracovišti- rychle přizpůsobitelný aplikaci- vyšší složitost a pořizovací cena
Ekonomické zhodnocení dané koncepce při svařování
Konstrukce RAM – koncepce 1 sloup posuvné (v ose z)
popř. výkyvné (o φz) rameno
rotace v rameni φR
natáčení pracovní hlavice αV, αH
teleskopické rameno
Konstrukce RAM – koncepce 2 sloup dvě ramena
spojena kloubem rotace v rameni φR
umožňuje manipulaci za překážkou
Konstrukce RAM – koncepce 3 sloup dvoučlánkové
rameno spojené paralelogramem
rotace v rameni φR
rotace v hlavní ose φz
Konstrukce RAM – koncepce 4 sloup hlavní rameno
tvořeno dvěma články s vertikálními osami
plochý pracovní prostor
vysoká přesnost polohování
rotace v hlavici φR
rotace φZ, φZ´, φZ´´
Konstrukce RAM – koncepce 5 prostorový portál -
HPS – trojice vzájemně kolmých přímočarých jednotek
velký pracovní prostor
malé zaclonění pracovního prostoru vlastní konstrukcí
manipulace, montáž
Konstrukce RAM – koncepce 6 rovinný portál -
HPS – trojice vzájemně kolmých přímočarých jednotek
především pro obsluhu obráběcích strojů (i situovaných v delších řadách)
Automatizované technologické pracoviště - dispozice
technologický prostředek (transformace stavu objektu za součinnosti s manipulačním prostředkem)
manipulační prostředek vstupní prostředek (vstup objektu do
transformačního bloku) výstupní prostředek (výstup přetvořených
objektů)
Prostorové dispozice
základní konfigurace ATP
obráběcí stroj zásobník
polotovarů zásobník
opracovaných objektů
manipulátor
Struktura pracoviště
ATS – první řád více technologických pozicvíce technologických pozic paralelně uspořádané (samostatné vstupy, výstupy)paralelně uspořádané (samostatné vstupy, výstupy) zvýšení výkonu jednoho typu technologické operacezvýšení výkonu jednoho typu technologické operace paralelní provoz různých typů technologických operacíparalelní provoz různých typů technologických operací společné využití manipulačního prostředkuspolečné využití manipulačního prostředku limitováno dosahem manipulátoru limitováno dosahem manipulátoru
ATS – druhý řád několik technologických prostředků několik technologických prostředků společnýspolečný manipulátormanipulátor společný vstup a výstupspolečný vstup a výstup omezení v dosahu manipulátoruomezení v dosahu manipulátoru uplatnění při několika na sebe navazujících operacích uplatnění při několika na sebe navazujících operacích
ATS – třetí řád větší počet technologických prostředků (linie, kruh) větší počet technologických prostředků (linie, kruh) společnýspolečný manipulátor (rozšířené manipulační možnosti) manipulátor (rozšířené manipulační možnosti) samostatné vstupy a výstupysamostatné vstupy a výstupy paralelní realizace stejných technologických operacíchparalelní realizace stejných technologických operacích realizace několika na sobě nezávislých techn. operací realizace několika na sobě nezávislých techn. operací
ATS – čtvrtý řád větší počet technologických prostředků (linie, kruh) větší počet technologických prostředků (linie, kruh) společnýspolečný manipulátor (rozšířené manipulační možnosti) manipulátor (rozšířené manipulační možnosti) společnýspolečný vstup a výstupvstup a výstup realizace na sebe navazujících technologických operacíchrealizace na sebe navazujících technologických operacích
Hodnocení prostorové dispozice referenční prostor Vr – prostor ve tvaru kvádru,
ohraničující pracoviště instalovaný objem Vi – objem konstrukce
prostředku pracovní prostor Vf – využitelný pro realizaci
činnosti (hlavice s přenášeným předmětem) operační prostor Vo – prostor, který opisují
pohyblivé části (rameno) provozní prostor Vc – prostor pro provoz zařízení
Vc =Vi U Vf U Vo
VVcc ->-> min. min.
VVff ->-> max. max.
VVoo ->-> min. min.
VVff / V / Vii ->->max.max.
VVff ∩∩ V Vii ->->max.max.
VVoo ∩∩ V Vff ->->min.min.
Vztah Vc a Vr
w velké – kompaktní charakter pracoviště (maximálně w velké – kompaktní charakter pracoviště (maximálně zaplněný prostor, problematické zásahy na pracovišti (prvky s zaplněný prostor, problematické zásahy na pracovišti (prvky s větší spolehlivostí, nečetné zásahy do pracoviště))větší spolehlivostí, nečetné zásahy do pracoviště)) w malé – členitý charakter pracovištěw malé – členitý charakter pracoviště
Využití pracovního prostoru VVaa – akční prostor prostředku – akční prostor prostředku
ηηatat = = VVatat / V / Vftft – prostor. využití prac. prostoru techn. prostředku – prostor. využití prac. prostoru techn. prostředku
ηηamam = = VVamam / V / Vfmfm – prostor. využití prac. prostoru manip. prostředku – prostor. využití prac. prostoru manip. prostředku
Využití pracovního prostoru
VVatat ∩∩ V Vftft ≠ 0 ≠ 0 – funkční podmínka realizovatelnosti operace – funkční podmínka realizovatelnosti operace
ηηaa – – vyšší v případě projektu bez předpokládaných změn vyšší v případě projektu bez předpokládaných změn parametrů objektů parametrů objektů
ηηaa – – nižší v případě projektu s předpokládanými změnami nižší v případě projektu s předpokládanými změnami parametrů objektů (funkční rezervy umožňující změnu výrobního parametrů objektů (funkční rezervy umožňující změnu výrobního programu); vyšší cenaprogramu); vyšší cena
Systémy pro svařování
svařovací robot + polohovací manipulátor –› svařovací hlavice nesena robotem
svařovací automat + polohovací robot –› hmotnost svařence menší než svařovací hlavice (menší robot)
Systémy pro svařování koncepce 1: robot +
dvojnásobný polohovací manipulátor (dva oddělené pracovní prostory bezpečnostní přepážkou)
koncepce 2: stabilní průmyslový robot + dvojice translačně přestavitelných polohovacích manipulátorů (svařování rozměrnějších objektů)
Systémy pro svařování
koncepce 3: robot umístěný na transportním modulu + dva stabilní polohovací manipulátory
Systémy pro povrchové úpravy
tryska nesena hlavicí objekt je stabilní či
polohován manipulátorem
manipulace dopravníky (závěsy, podlahové dopravníky)
odsávání, vzduchotechnika, boxy
Systémy pro montáž
Automaty + montážní linky – seriová výroba
roboty – malé série
30-35% pracnosti
Aplikace - PaletizaceAplikace - Paletizace
Aplikace – Bodové Aplikace – Bodové svařovánísvařování
Aplikace – Řezání vodou
Aplikace – Obsluha obráběcího stroje
Aplikace – Montáž sedaček
Literatura
[1] Talácko, J.: Automatizace výrobních zařízení. ČVUT Praha, 2000
[2] Sciavicco, L., Siciliano, B.: Modelling and Control of Robot Manipulators. University of Naples, Italy, 1996, ISBN 0-07-057217-8
[3] Spong, M., Hutchinson, S., Vidyasagar, M.: Robot Modelling and Control. 2006, ISBN-10 0-471-64990-2
[4] GE Fanuc Automation, Charlottesville, USA: dostupné z <http://globalcare.gefanuc.com/> [cit. 2007-03-22]
[5] GE Fanuc Automation, Charlottesville, USA: dostupné z <http://www.gefanuc.com/en/> [cit. 2007-03-22]