3 (44 _ 56 str) robotika - radni prostor

JU UNIVERZITET MAŠINSKI FAKULTET U TUZLI TUZLA

INDUSTRIJSKI I MOBILNI INDUSTRIJSKI I MOBILNI ROBOTI ROBOTI

IZVOD IZ PREDAVANJA

Dr.sc. Šarić Bahrudin, van.prof.

Dr.sc. Šarić Bahrudin Autorizovana predavanja

1


Dr.sc. Šarić Bahrudin Autorizovana predavanja Strana 44.

Geometrija radnog prostora

Na osnovu definicije minimalne konfiguracije robota moguće je odrediti i njegov manipulacioni prostor. Manipulacioni prostor je skup tačaka u koji robot može dovesti prihvatnicu (centar prihvata, vrh alata i drugo), odnosno obaviti radni zadatak, kako je prikazano na slici 3.1. Izvan manipulacionog prostora robot ne može obavljati zadane zadatke.

Slika 3.1. Radni i manipulacioni prostor robota

1



Radni prostor čine samo one tačke manipulacionog prostora koje robot može dostići uz proizvoljnu orijentaciju. Drugim riječima, radni prostor je prostor u kojem je moguć zahvat iz svih smjerova, dok u preostalom manipulacionom prostoru je moguće izvesti zahvat samo pod određenim uglom.

Radni i manipulacioni prostor su određeni kinematskom strukturom i geometrijom kinematskih parova robota, te ograničenjem postavljenim na pojedine stepene slobode kretanja pojedinog zgloba.

To znači da će o tipu i broju zglobova, zatim dužini članaka, postojećim fizičkim ograničenjima, a koja su neposredno povezana s konkretnom građom i izgledom robota, zavisiti i veličina radnog prostora.

S obzirom da ose prva tri zgloba robota određuju položaj ručnog zgloba, a ose preostala tri zgloba određuju orijentaciju alata, to i tipovi zglobova upotrijebljenih za prve tri ose određuju i geometriju radnog prostora robota.

Kolizijskim prostorom se naziva onaj dio manipulacionog i radnog prostora koji pripada grupi od dva ili više robota i u kojem može doći do sudara (kolizije).Radni prostor može biti uređen ili neuređen. Za radni prostor se smatra da je uređen, ako je propisan položaj i orijentacija izratka te ako nema prepreka u radnom prostoru.Što je radni prostor uređeniji, to su zahtjevi na nivo inteligencije robota niži.

1



TTT TTR TRT RTT

TRR RTR RRT RRR

- pravougaona ili TTT,- cilindrična ili RTT,- sferna ili RRT,- rotacijska ili RRR,- robot tipa SCARA- RTR, TRR ili RRT strukture.

Kombinirajući međusobno rotacijske (R) i translacijske (T) zglobove za prve tri ose određuju se i slijedeće konfiguracije robota:

1



Određeni primjeri manipulacionih prostora za karakteristične strukture robota su prikazani na slijedećim slikama.

Na slici 3.2. prikazana su dva tipa robota - konzolni i portalni, sa pravougaonom (engl. Cartesiari) konfiguracijom, ili - TTT, kod kog je radni prostor u obliku prizme.

Slika 3.2. Prikaz manipulacionog prostora ruke robota TTT

Ako se prvi zglob kod pravougaone konfiguracije robota zamijeni rotacijskim zglobom, tada se dobija robot cilindrične (engl. cylindrical) konfiguracije (RTT), na slici 3.3.a

1



Radni prostor takvog robota je zbog ograničenosti translatomog kretanja jednak zapremini između dva vertikalna koncentrična plašta valjaka. Roboti ovakve konfiguracije se koriste za opsluživanje alatnih mašina.

Slika 3.3. Prikaz različitih manipulacionih prostora: a) robot RTT konfiguracije b) robot RRT konfiguracije

Zamijeni li se drugi zglob cilindrične konfiguracije robota sa rotacijskim zglobom dobiva se robot sferne (engl. spherical) konfiguracije (RRT), prikazan na slici 3.3.b.

a) b)

Ako se prvi zglob kod pravougaone konfiguracije robota zamijeni rotacijskim zglobom, tada se dobija robot cilindrične (engl. cylindrical) konfiguracije (RTT), na slici 3.3.a

1



U slučaju da postoji ograničenje svih kretanja, radni prostor je dio zapremine između dvije koncentrične sfere. Roboti ovakve strukture imaju veliku fleksibilnost u pristupu određenoj lokaciji i primjenjuju se za tačkasto zavarivanje i za opsluživanje.

Slika 3.4. Prikaz manipulacionog prostora

Na slici 3.4.a je prikaz robota rotacijske konfiguracije (RRR) kod koje su sva tri zgloba rotaciona. Ova konfiguracija se još naziva revolutna, laktasta, antropomorfha ili zglobna. Kod ove vrste robota radni prostor je kugla i to za slučaj da ne postoje ograničenja rotacijskih kretanja.

a) robot RRR strukture b) robot tipa SCARA

Radni prostor tog tipa robota je, u slučaju da postoji ograničenje translatornog kretanja, zapremina između dvije koncentrične sfere.

1




a) robot RRR strukture b) robot tipa SCARA

Kada postoje ograničenja u kretanju, radni prostor je dio kugle složenog oblika čiji je presjek sa strane najčešće u obliku polumjeseca.

Robot tipa SCARA (engl.Selected Compliance Assemblv Robot Arm) ima osobine zglobnih i cilindričnih robota, oznaka njegove strukture je RRR-R i sve rotacije mu se nalaze u horizontalnoj ravni (sl.3.4.b).

1




a) robot tipa Spine b) robot konfiguracije klatna

Uz ove tipične konfiguracije robota u primjeni su i roboti nekonvencionalne strukture. Primjer takvog tipa robota je dat na slici 3.5.

Slika 3.5.a daje prikaz robota tipa Spine čija je ruka sasvim gipka (podsjeća na surlu slona) i radni prostor mu je efikasno iskorišten. Bilo kojoj tački sferoidnog manipulacionog prostora može se prići iz bilo kojeg smjera, pa čak i sa stražnje strane, te je pogodan za rad na teško pristupačnim mjestima (npr. bojenje unutrašnjosti autokaroserija).

Drugi tip robota prikazan na slici 3.5.b je konfiguracije klatna čiji je radni prostor u obliku potkovice. Ovaj tip robota, koji se može montirati i na zid, je moguće koristiti za radove na mjestima gdje se uobičajene robotske konfiguracije ne mogu upotrebljavati.

1



U slijedećoj tabeli prikazane su tipične minimalne konfiguracije robota prema ISO 9506-3.

1



Veličinu radnog prostora robota je moguće približno odrediti pomoću dohvata i hoda. Horizontalan dohvat je maksimalna udaljenost koju ručni zglob može dosegnuti. Mjeri se od vertikalne ose oko koje robot rotira.

Horizontalan hod predstavlja ukupnu udaljenost od vertikalne ose po kojoj se ručni zglob može kretati. Razlika između horizontalnog dohvata i hoda je minimalna udaljenost ručnog zgloba od glavne vertikalne ose. S obzirom da je ta veličina pozitivna, tada je dohvat uvijek veći ili jednak hodu.

Na slici 3.6. je dat prikaz dohvata i hoda jednog cilindričnog robota. Sa prikazane slike se vidi daje horizontalan dohvat robota cilindrične konfiguracije poluprečnik vanjskog plašta valjka radnog prostora, a da je horizontalan hod razlika poluprečnika vanjskog i unutrašnjeg valjka.Slika 3.6. Dohvat i hod cilindričnog robota



Vertikalan dohvat robota predstavlja maksimalnu udaljenost ručnog zgloba robota od baze. Vertikalan hod robota je ukupna vertikalna udaljenost po kojoj se ručni zglob može kretati i manji je ili jednak vertikalnom dohvatu.

Slika 3.7. Ravanski prikaz manipulacionog prostora robota PUMA 500

Vertikalni dohvat cilindričnog robota će biti veći od njegovog vertikalnog hoda ako se pomoću ograničenja u kretanju drugom osom ručnom zglobu ne dopusti doticanje granice radnog prostora.

Kod rotacijskih robota dohvat je često jednak hodu, na osnovu čega je njihov radni prostor pun. Na slijedećim slikama prikazani su primjeri manipulacionih prostora za različite vrste industrijskih robota.



Slika 3.8. Ravanski prikaz manipulacionog prostora robota MANUTEC r3



Slika 3.9. Ravanski prikaz manipulacionog prostora robota KUKA IR 161/15.0


INDUSTRIJSKI I MOBILNI INDUSTRIJSKI I MOBILNI ROBOTI ROBOTI

IZVOD IZ PREDAVANJA

Dr.sc. Šarić Bahrudin, van.prof.

Dr.sc. Šarić Bahrudin Autorizovana predavanja

HVALA NA PAŽNJIHVALA NA PAŽNJI

3 (44 _ 56 str) robotika - radni prostor

Documents