Roboty a manipulátory Parametry a aplikace RaM Katedra elektrotechniky a automatizace Technická fakulta, ČZU v Praze Miloslav Linda Michal Růžička Vladislav Bezouška

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 pozic paralelně uspořádané (samostatné vstupy, výstupy) zvýšení výkonu jednoho typu technologické operace paralelní provoz různých typů technologických operací společné využití manipulačního prostředku limitováno dosahem manipulátoru

ATS – druhý řád několik technologických prostředků společný manipulátor společný vstup a výstup omezení v dosahu manipulátoru uplatnění při několika na sebe navazujících operacích

ATS – třetí řád větší počet technologických prostředků (linie, kruh) společný manipulátor (rozšířené manipulační možnosti) samostatné vstupy a výstupy paralelní realizace stejných technologických operacích realizace několika na sobě nezávislých techn. operací

ATS – čtvrtý řád větší počet technologických prostředků (linie, kruh) společný manipulátor (rozšířené manipulační možnosti) společný vstup a výstup realizace 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

Vc -> min. Vf -> max. Vo -> min. Vf / Vi ->max. Vf ∩ Vi ->max. Vo ∩ Vf ->min.

Vztah Vc a Vr w velké – kompaktní charakter pracoviště (maximálně zaplněný prostor, problematické zásahy na pracovišti (prvky s větší spolehlivostí, nečetné zásahy do pracoviště)) w malé – členitý charakter pracoviště

Využití pracovního prostoru Va – akční prostor prostředku ηat = Vat / Vft – prostor. využití prac. prostoru techn. prostředku ηam = Vam / Vfm – prostor. využití prac. prostoru manip. prostředku

Využití pracovního prostoru Vat ∩ Vft ≠ 0 – funkční podmínka realizovatelnosti operace ηa – vyšší v případě projektu bez předpokládaných změn parametrů objektů ηa – nižší v případě projektu s předpokládanými změnami parametrů objektů (funkční rezervy umožňující změnu výrobního programu); 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 - Paletizace

Aplikace – Bodové svařování

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]