robotitrobotti.wdfiles.com/local--files/robotti/robotit.pdf · siellä orjat. niitä saatiin...

19.9.2016 Suomen Robottiyhdistys OH3GDO 1

RobotitPekka Ritamäki


JohdantoEsityksessä kerrotaan roboteista ja niiden sovelluksista. Miten niitä tehdään, käytetään ja miten niillä kilpaillaan. Esityksessä keskitytään vain omaan kokemukseen roboteista. Oma kokemus : Algol/Elliot803 1963 ohjelmointikurssit Tampereen Yliopistossa, radioinsinööri 1972,Teleste, Hewlett PackardBöblingen, Rohde&Schwartz Munchen, Nokia Kondensaattoritehdas, Fastems, Probyte,SRY, OH1ZH 1963,OH3GDO, OH3NE


AiheetMikä on robotti?Missä robotteja käytetään? Pannukakkurobotti PiirilevypesurobottiJuotosrobottiYhden tunnin robottiSuomen robottiyhdistysMiten roboteilla kilpaillaanVoinko minä tehdä robotin?Suomen ensimmäinen robottitehdas


Mikä on robotti?Robotti tekee tuottavaa työtäKun robotti valmistetaan, ei tiedetämitä työtä se tulee tekemäänKun tämä työ loppuu, robotti voidaan muuttaa ja ohjelmoida tekemään uutta työtäRobotille ei ole virallista määritelmää. Hupilaitteitakin kutsutaan roboteiksi.


Missä robotteja käytetään?

Robotteja pyritään käyttämään sellaisissa paikoissa missä työ on yksitoikkoista, toistuvaa, mutta helppoa.Elintarviketuotannossa lajitellaan, pakataan paljon samanlaisia tuotteita joka päivä suuria määriä. Kenen työpaikalla on käytössärobotteja?

Tässä robotissa on 7 akselia eli itsenäistäliikesuuntaa


Kuka tekee robotteja?Robotteja käytettään kaikkialla teollisuudessa, mutta uudestaan käytettäviä robotteja tekee vain harva valmistaja. Fanuc, ABB, Kuka, Unimation, Hitachi ja Yaskawa, Motoman.Robotit luokitellaan akselien lukumäärän, kuorman painon ja lisävarusteiden mukaan. Scara, cartesian, portaali-robotit liittyvät robottien liikeratojen toimintaan.Useimmat kuluttajatuotteet voidaan ostaa edullisesti koska ne on tehty roboteilla. Kuvassa Geggo-robotti joka kulkee lasipinnoilla erityisten mikrotarraimien avulla. Se on MIT:n kehittämäbiorobotti.Esitetty Tampereella 2010


ABB IRB1600 robotti

RB 1600 0.05mm tarkkuus

1.45m etäisyys

6-8kg 1m/s

6 akselia

Taustalla robottien teho-ohjaimet ja tietokoneet


IRB340 – IRB360 Flexpicker nopea poimintarobotti

1m toimintaetäisyys

nopeus 10m/s

1-3kg kuorma

5 akselia

Riippuva rakenne

0.1mm tarkkuus

paino 145kg

tehonkulutus 400V 7.2kVA


Mistä robotit on tehty?Tarvitaan:Moottoreita, teho-ohjaimia, paikoitusantureita, paikkalaskurit Pisteohjaus, liikeohjaus, 3D-ohjaus,monitori, projektinohjaus, IO-liitännät, TCP/IP-liitännät,RS485 väylät, teholähteet, laakerit, rungot, kamerat, kuljettimetUseita PC tasoisia tietokoneita, paljon sulautettuja prosessoreita ja yksi pöytäPC.Tärkein: ohjelmat joka tietokoneeseen.


PannukakkulinjaAtria Nurmossa tekee 500000 pannukakkua päivässä. Osastolla on kuitenkin vain 5-10 henkeävalvomassa toimintoja. Työt tekee automaatit ja robotit. Paistouunit, jäähdytyshuone, kameratunnistus, lajittelu, pinoaminen, pakkauksen tekeminen, tuotannon raportointi. Haluisiko joku tehdä tätä 24 tuntia päivästä toiseen kovalla vauhdilla ilman taukoja? Kuluttaja hyötyy, saa edullista hyvääruokaa.


Ohukaisia pinotaan robottiryhmillä

Edessä on kamera ja sen ympärillävalot. Kamera ottaa kuvia, ohjelma etsii tuotteet ja mittaa massakeskipisteet

Kuljettimet liikkuvat eri suuntiin. Robotit liikkuvat 10m/s. Ihmissilmä ei pysy perässä


Tämä 400 g tuote on tärkeä tuote AtrialleVeriohukaiset

Porkkanaohukaiset

Pinaattiohukaiset

Tavalliset ohukaiset

Ruotsin, Tanskan, Norjan, Venäjän mallit.

Valmistus 500000 kpl vuorokausi


Konenäkötekniikka robottien apuna

Pannukakkujen tunnistus tehdään konenäöllä. Kameralla luetaan 1*1m alue, 1m etäisyydeltä. Tunnistetaan massakeskipiste, muoto ja väri


Pannukakkujen poimintaPannukakkujen poiminta tapahtuu imuilmalla toimivalla suuttimella. Tuotteet siirretään vastakkaiseen suuntaan liikkuvaan kuljettimeen ja pinotaan pakkausta varten


Yksi ohjelma hoitaa kaikkia robotteja, kameroita, kuljettimia, punnitusta, grafiikkaa ja tuotannon valvontaa

Liitännät

Kamerat: TCPIP

Robotit: TCP/UDP

Kuljettimet: RS485/Modbus

Vaaka: RS232/ASCII


Robotit työskentelevät yhdessä jakamalla työtä

Robotteja Atrialla on 5 *IRB340 ja yksi IRB1600 yhdessälinjassa. Linjoja on useita.Viisi robottia pinoaa, yksi siirtää pinoja pakkauskoneellePakkauksia tehdään viiden ryhmissä. Punnitaan ja säädetään pinoja


Pannukakkulinjassa on sähköuuneja, jäähdytyshuone, kuljettimia, kamera, pinoamisrobotit, pakkausrobotti, punnitus, tietokoneita, ohjelma joka määrää mitätuotteille tehdään


Kuljettimelle pannukakut tulevat sekaisin


Robotin ohjauksien liitännät


Robottien, kameran, kuljettimien, vaa’an yhteistoiminta yhdistetään yhdelläohjelmalla. Kameran tunnistamat hyvät tuotteet ohjataan robotin avulla pinoihin. Vaa’asta tulevat painotiedot säätävät pinoja.


Robotin käynnistämisessätehdään suuri joukko tarkistuksia. Vikalogi kertoo mahdolliset puutteet laitteissa


Robotin toiminta alkaa yhden pisteen servo-ohjauksesta


Pannukakut ovat massatuotantoa, mutta lihaleikkeleet tuovat rahaa

Atrilla tulee mullit sisään ja kauppiaspakkaukset ulos. Pakkauksissa ei saa olla vajaita rasioita, eikä tietysti tyhjiä rasioita. Kun tuotetyyppiä vaihdetaan pakkauskoneet pestään ja tyhjiä ja puolityhjiä tuotteita syntyy solkenaan. Ne pitää poistaa 100%:sti, mutta miten? Kamera ei näe päältä eikä alta.


Lihaleikkeleet toimitetaan pyöreissä rasioissa, jossa on nelikulmainen kansi

Rasian suunnittelija on ollut täysi tollo

Hän ei ole ajatellut yhtään valmistusta!

Etukansi on tehty jakolaskulla kauppias laatikon mittojen mukaan. Pakkauksessa ei saa olla yhtään millimetrin virhettä.


Flexpicker pyörittäärasiat oikeaan asentoonFlexpicker ottaa kaksi

rasiaa kerralla kyytiin 2*400g rasiaa ja IRB1400 ottaa 12 kpl kerralla kauppiaslaatikkoon.

Moduuleja on 4 rinnakkain ja 4 kameraa. Kaikkia ohjataan yhdelläohjelmalla


Rasiat pyörivät tuotannossa, mutta ne pitää pakata suorakulmaisesti

Kun tuotantoa vaihdetaan, rasiat ovat tyhjiä tai puolityhjiä laitepesun takia ( hygienia). Näitä tuotteita ei saa mennä kauppiaille

Kamera ei näe rasian läpi. Ongelma: vajaiden tuotteiden kohdistaminen konenäkö-ohjelmiin.

Oikealla kauppiaslaatikot putoavat hallitusti alapäin


Äitien tekemää ruokaa ei ole enää näkynyt mainoksissa, miksi? Saarioisillakin,

Valkeakosken tehtailla, pakataan karjalanpiirakoita nykyään ohjelmilla ja roboteilla. Pakkauslinjan kamera tunnistaa piirakat ja syöttääne järjestyksessäolemassa olevalle pakkauskoneelle


Miten robotteja ohjelmoidaan?Liikkeet voidaan opettaa piste pisteeltäopetuslaitteella tai ohjelmoida ohjelmointikielellä. Se on Pascal tapaista kieltä lausekieltäGraafisella ikkunalla yhdistetään toiminnatKamerasta tuleva kuva aloittaa toiminnat

•Ladder Diagram (LD)

•Function Block Diagram (FBD)

•Sequential Function Chart (SFC)

•Instruction List (IL)

•Structured Text (ST)


Ultraäänipesukonerobotti Kyrelille 1986

Pesukoneessa on kolme syvää allasta. Esipesu, pesu ja huuhteluallasPesukoneen vieressä työntekijä odottaa kellon kanssa koko päivän ja noin viiden minuutin välein siirtelee koreja joissa on piirilevyjä. Työ on yksinkertaista ja tylsää. Se on sopivaa työtä robotille.


Kondensaattorien juotosrobotti,1984, tekee 25 ihmisen työn. Toinen, nopeampi juotosrobotti tekee tuotteita joka 15 s


Onko robotti hyvä vai huono asia?

Vain automaatio on antanut ihmisille paremman elämän. Kreikkalaiset olivat hyviä filosofeja, mutta raskaat työt tekivät siellä orjat. Niitä saatiin sodilla. Haluaisitko olla orja? Robotit antavat ihmiselle edullisempia tuotteita pienemmällä kustannuksilla. Jos me emme käytä robotteja, tuotanto siirtyy muualle. Muut ottavat automatiikan hyödyt itselleen.


Suomen RobottiyhdistysOhjelmoinnista, hardwarerakennuksesta, kiinnostuneitten yhdistysPerustettu 1999 Järjestää robottikilpailuja, viikonloppuretkiäEi jäsenmaksuja, vain etuja Kotisivut http://robotti.wikidot.com


Jämi Fly In tapahtuma heinäkuussa joka vuosi


Vuoden 2007 kilpailijat Kauko Sahi, Pekka Ritamäki Markus Johansson ja Henrik Palonen


Yhden tunnin robotti

Yhden tunnin robotin pystyy tekemään tunnissa


Tunnin robotti kehitettiin 1999 kun Robottiyhdistys oli nuoriOhjeet on tarkoitettu nuorille robottiharrastajalle, joka haluaa tehdä robotin, mutta ohjelmointi, mekaniikka ja elektroniikkataidoteivät ole vielä kehittyneet tarpeeksi oikea robotin tekemiseen.Tunnin robotin pystyy tekemään tunnissa, kun osat ovat etsittynä.Mitä tunnin robotti tekee?- liikkuu lattialla- väistelee esineitä- hakee reitin sokkelosta ulosMissä on tämän robotin äly?- Laitteen mekaanisessa suunnittelussa- Moottorin liitäntä lattiaan ei vaadi vaihteistoa- Epätasapainossa oleva runko on laiteen etu, se vaihtaa suuntaa tarvittaessa.Normaalisti epätasapaino huonontaa laitteen toimintaa, tässä se on toiminnan oleellinen osa.


Sähköisesti Tunnin Robotti on äärimmäisen yksinkertainen


Laturina voidaan käyttää myös LM317 virtageneraattoria

Lisäyksiä äänet:

Mikrokytkin +summeri+ elko

Puhepiirit,

LED valot jne


Vuoden 2006 SM OFF-road robottikilpailu

Ensimmäiset kilpailut noin 4 kk kilpailun perustamisen jälkeen

Kuvassa Hammer 1 robotti selvitti ainoana tehtävän 2006 eli voittaja

Kuvan Batman luulee itse ohjaavansa autoa


Jämi Fly in 2006


Teho-ohjain toimii 2*100A FET PWM:llä ja suunnan vaihto releillä30A pääteaste


Mark Mover 1 muistuttaa Mars Roveria

Robotissa on 12 moottoria ja nivelet, jotka jousta epätasaisessa maastossa

Vuonna 2006 laite oli vieläpuolivalmis


Pienempiä sisätiloihin sopivia robotteja


Jämi Fly in 2010

Taustalla Jämin rinnemaastoa


Jämi Fly in on loistava tapahtuma, tässä menossa vuosi 2009

Autogiro ja muita itse tehtyjä koneita


Hammer 2 on uudistettu robotti Hammer 2 on etupyörän hammastanko-ohjaus ja takapyörien erillismoottoriohjaus


Nopeusservo vaatii takaisinkytkennän, PID-säädön ja PWM-teho-ohjauksen. Kiihdytyksessä laite lisäänopeutta lineaarisesti.


Etupyörien ohjaus toimii paikkaservon avulla. Takaisinkytkentä PID-säätö on kohtuullisen helppo tehdä ohjelman ja elektroniikan kannalta. Mekaniikka osien työstäminen vaatii monenlaisia koneita.

Edessä on vihreäpiirilevy on pääprosessorin asumus. PIC18F252 mittaa viíttäanturia, ohjaa sarjaliikennesanomilla pyörän nopeuksia ja asentoa, mittaa paikkaa


Robottikilpailu.jpg

Anturien mittaus ADC-muuntimilla. Anturitilojen tulkinta. Käynnistys Tilakoneen päivitys Tilakoneen antamat tehtävät eri moottoreilleSanomien muodostus ja lähetys peräkkäinAikamittauksia vaativat tehtävät lasketaan keskeytyksissä. Samoin sarjaliikennekomentojen tulkinta (GPS) Virhetiloista selviämiset. Signaalin kadotusrutiinit.Kaarros- ja peruutusrutiinit. C ki li hj l l d ON li

Pääohjelman tehtävät


Moottoriohjausprosessorin ohjelman tehtävät

•Tulkitaan sarjaliikennesanoma PIC16F873 prosessorilla

•Asetellaan nopeudet ja suunnat molemmille moottoreille itsenäisesti

•Mitataan nykyinen nopeus ADC-muuntimilla, jotka saavat arvonsa PIC12F675 prosessorien PMW-annoista ( analogia-signaali). Ne mittaavat rakopyörän avulla erikseen molempien pyörien nopeutta.

•Pyörän nopeusero ja nopeusohjaus hoitavat PID-säädön avulla tehoasteen kahta PWM-antoa. Säädön matematiikassa on paljon haasteita koska liukuvan pilkun matematiikkaa ei voida käyttää näin nopeilla säädöillä. Erityisesti pitää huolehtia ylivuodoista ja laskujen raja-arvoista, jokaisen laskutoimituksen jälkeen.

•Aikakeskeytyksillä hoidetaan I-termin mittauksen ja ylivuodot.


Etupyörien servo-ohjausohjelma

Sanoma sarjaliikenteeltä määrää etupyörien paikan 0-100 vastaa täysin oikealle ja täysin vasemmalle asentoja. AD-muunnin lukee etupyörän asennon potentiometriltä, joka on kalibroitu. Asentovirheestä lasketaan ohjaussuunnan tarve. Jos virhe on suuri (>10%) annetaan sopivan pituinen releohjauspulssi oikealle moottorille. Pääprosessori antaa koko ajan ohjaukselle sanomia ja korjaa pienet virheet. PID-säädössäei tarvita I-tekijää lainkaan. Säätö on helppo ja yksinkertainen toteuttaa. Mekaniikka vaatii paljon välitystä ja voimaa. Kun robotti kulkee ylöspäin ja pyörä joutuu kääntämään kivien välissä melkein paikallaan olevaa painavaan autoa voimaa tarvitaan.


Mikä on vaikeita ohjelmoinnissa?

Ohjelmien testaus dynaamisesti oikeassa ympäristössä. Juuri oikeiden testaustilanteiden luominen ilman oikeaa ympäristöä. Sopiva ympäristö olisi oikeanlainen maasto, jossa on WIFI-liitännällä oleva tietokone robotin mukana. Se voisi lähettää oikeaa dataa ja tehdä on-lineohjelmoinnin paikan päällä.


Robottiyhdistyksen Moskovan osaston jäsen, Matvei Stepnovinrobotti

Älykamera CMUCam3:n alla on 180 asteen kartiopeili. Näkymä 360 astetta-ARM7TMDI prosessori

Lego NXT prosessori, Lego hardware, SharpGP2D12 etäisyysanturit, I2C liitännät, kiertyvämikrofoni , 6 AA paristoa Legon brickboxissa. Java ohjelmointikieli

http://robotti.wikidot.com/remote-member-robots


Haluatko tehdä itsenäisiä robotteja?Aloita helposta robotista. Saatko robottisi liikkumaan 1 millin?Ruokahalu kasvaa kun saat ensimmäisen tehtyäTee, älä katsele mitä muuta ovat tehneet. Vain tekemällä opit. Internet on täynnä juttuja ja tarinoita, mutta ne eivät korvaa tietoa ja varmuutta, joka syntyy oman tekemisen kautta. Tarvitaan pitkäjännistä keskittymiskykyä ja uusien asioiden oppimista


Mikrohiirikilpailu 1981 TTKK:llaProfessori Hannu-Matti Järvinen oli tekemässämikrohiiriä 1980-luvulla.


Tamperelaisia mikrohiiriä 1980-luvulta


Mikrohiirikilpailu TTKK:lla oli ja on kansainvälinen tapahtuma

mikrohiir5.jpghttp://www.micromouseonline.com


Suomen ensimmäinen robottitehdas Ahlsrömin Uusi Pumpputehdas (1986)


Ahlströmin Uusi Pumpputehdas tekee pumppuja ilman ihmisiä. Kuvan ihmiset ovat johtajia, jotka eivät ole osallistuneet tehtaan tekemiseen. Taustalla toinen hyllystöhissi. Pumppu painaa 1500 kg


Pumpputehdas täydessä touhussa lauantaina 2011. Yksi auto pihassa, vartija paikalla. Täysi tuotanto käynnissä.


Pumpputehtaan sisäkuva 1986


Mäntän PDP11-ohjaushuone. Matti Hartikainen, Arja Alho ja Jouni hymyilevät tyytyväisenä kaikki toimii. Taustalla on valokaapelilaitteita

PDP11:n vaihdettavan levyaseman RK-05 kapasiteetti oli 2.5MB. Se tarvitsi ison ohjainkortin RX11. Toimi kuten ZIP-levy.


Piirilevy pesurobotti Kyrelille 1988

Laite korvaa yhden työntekijän joka siirteli pesukoreja ultraäänipesukoneen altaasta toiseen kelloa katsomalla. Tylsääja yksinkertaista työtä. Juuri oikea paikka yksinkertaiselle robotille.


Robottijalka jota ohjataan painopistettä muuttamalla. Ihminen joka on menettänyt jalkansa pystyy nousemaan portaita ilman keppiä


Yhteenveto

Robotti on vaikea määritelläRobottien käyttäminen on helppoaRobottien tekeminen on vaikeaaRobotit ja automaatit antavat tavalliselle ihmisille mahdollisuuden käyttää tuotteita kuten autoja, jotka kuuluivat aikaisemmin vain rikkailleRobottien tekeminen omaan käyttöön on mahdollista perehtymällä asiaan.Yleiskäyttöisten robottien valmistamiseen pystyvät vain harvat suuret yhtiöt, jotka panostavat uuteen tuotantotekniikkaan. Kilpailijat eivät pysty samaan hinta- ja laatutasoon käsityöllä.

robotitrobotti.wdfiles.com/local--files/robotti/robotit.pdf · siellä orjat. niitä saatiin...

Documents