Download - manipulatory - Politechnika Wrocławska

MECHANIZMY ROBOTÓW

M A N I P U L A T O R Y

układ mechaniczny

sterowanie

Karel Capek – R.U.R. (Roboty Universalna Rossuma) – 1922

Manipulator –

mechaniczny układ

przeznaczony do

realizacji niektórych

funkcji ręki ludzkiej.

Manus (łacina) - ręka

1. Robot nie może skrzywdzić człowieka, ani przez

zaniechanie działania dopuścić, aby człowiek doznał

krzywdy.

2. Robot musi być posłuszny rozkazom człowieka, chyba że

stoją one w sprzeczności z Pierwszym Prawem.

3. Robot musi chronić sam siebie, jeśli tylko nie stoi to w

sprzeczności z Pierwszym lub Drugim Prawem.

Prawa robotów :

Isaac Asimov w roku 1942 stworzył trzy prawa robotów i

przedstawił je w fantastycznym opowiadaniu Zabawa w berka

(Runaround).

Ewolucja

MANIPULATOR

KOPIUJĄCY

-małe siły (napędza

operator),

- małe odległości (długi

łańcuch kinemat błędy)

servo

computer

servo

computer

operator steruje za pomocą

przycisków (brak „czucia”)

Ewolucja

Ewolucja

Serwonapędy – operator

„czuje” siłę

servo

computer

Ewolucja

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

Producenci:

ABB

KUKA

Panasonic

Motoman

Mitsubishi

FANUC

Roboty przemysłowe

Roboty mobilne

Manipulator do inspekcji mostów i wiaduktów

Roboty - obrabiarki

Manipulator medyczne i rehabilitacyjne

EFEKTOR

KORPUS

RUCHY

LOKALNE

RUCHY

REGIONALNE

LOKOMOCJA

Robot

przemysłowy

Struktura

CZUJNIKI

CZUJNIKI

OTOCZ. JEDN.

STERUJ. NAPĘDY MANIP. EFEKTOR

układy mechaniczne

Ogólny schemat strukturalny manipulatora:

Rozwiązania możliwe

układ 3D uniwersalny:

x,y,z – pozycja efektora (3

st. swobody)

, , – orientacja efektora (3 st.

swobody)

Wymagana ruchliwość:

W = 3 + 3 (+ 1 na chwyt)

W= 6 (+1 na chwyt)

2 < W < 20

Manipulatory specjalne W > 6

Manipulatory przemysłowe:

szeregowe oraz równoległe

O strukturze otwartych

łańcuchów kinematycznych

O strukturze zamkniętych

łańcuchów kinematycznych

2RT RTR R2T TRT 3R T2R 2TR 3T

T R T T R R R T C

R T T R R R T T B

R R R T R T T T A

Manipulator W=3 – schematy strukturalne

Założenia:

Schemat ogólny, tylko pary 1 klasy (p2,3,4,5=0) : R

i/lub T

W = 6(n-1) - 5p1

W = 3

n = 4 p1= 3

A

B

C

Podstawowe schematy 3D

TTT


RTT

RRT


SCARA

RRR

Przykłady struktur manipulatorów (rozwiązania

komercyjne)

Manipulatory - udźwig

SRTEFA ROBOCZA

ABB IRB 140

ABB IRB 340

ABB IRB 940

Motoman

Kąt i współczynnik serwisu

Kąt i współczynnik serwisu

kąt serwisu: C

współczynnik serwisu k:

F

Fk KC

2

10 k

k = 1

k = 0

n = 4

p1 = 3

p2 = 0

n = 5

p1 = 4

p2 = 0

W = 3(n-1) - 2p1 - p2

W = 3 W = 4

M = 3(n-1-1) - 2p1 - p2

Manewrowość (redundancja)

M = 0 M = 1

Manewrowość (redundancja)

Efektory (chwytaki) - schematy

Efektory (chwytaki) - rozwiązania

Efektory (chwytaki) – trzy palce

Manipulatory równoległe

Manipulatorami

równoległymi nazywa się

układy, w których człon bierny

(efektor, chwytak) jest

połączony z podstawą kilkoma

niezależnymi łańcuchami

kinematycznymi.

Ogólny schemat manipulatora równoległego

Manipulatory równoległe Zastosowania

Wyspecjalizowane obrabiarki

Tricept TMC 845 ABB IRB 940


Manipulatory montażowe

Manipulatory pakujące

ABB IRB 340 FANUC M-1iA


Układy pozycjonujące

Hexapod PI M-850 Pathfinders Hexvantage


Symulatory ruchu


Badawcze i rozwojowe

Politechnika

Wrocławska I-16MR

3R6C

Medyczne i rehabilitacyjne

Manipulatory równoległe Własności manipulatorów równoległych

Duża sztywność układu

Duża dokładność realizowanych ruchów

Duża nośność


Mała masa członów ruchomych.

Platforma może poruszać się ze znacznymi

prędkościami i przyspieszeniami.

Napędy są umieszczone przy podstawie.


Mała strefa robocza ABB IRB 340


Mała strefa robocza

ABB IRB 940 Tricept


Mała strefa robocza

FANUC F200


Występowanie położeń osobliwych A3

C3

C1

C2B1

A2

A1

11

12'

4

21

O

P

31

22'

32''

22''12''

A3

A2

A1

O

P

B1

C3

C24

C1

B2

B3

A3

B3

B2

A2

A1

O

PC1C3

C2

B1

12''

12'

11

4

Hexapod PI M-850 Tricept TMC 845

Manipulatory równoległe

Ogólne własności manipulatorów równoległych:

- duża sztywność układu,

- duża dokładność realizowanych ruchów,

- duża nośność,

- mała masa członów ruchomych,

- platforma może poruszać się ze znacznymi

prędkościami i przyspieszeniami,

- napędy są umieszczone przy podstawie,

- stosunkowo mała strefa robocza

- występowanie położeń osobliwych członów,

Zastosowanie:

- wyspecjalizowane obrabiarki,

- manipulatory montażowe,

- manipulatory pakujące,

- manipulatory pomiarowe,

- układy pozycjonujące,

- symulatory ruchu

- inne.

Pathfinders Hexvantage ABB IRB 940

Politechnika

Wrocławska I-16

MR 3R6C

ABB IRB 340

ABB IRB 940 Tricept

FANUC F200