Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Robotika
1) Základní pojmy; algoritmizace úlohy2) Teorie logického řízení3) Fuzzy logika4) Algebra blokových schémat5) Vlastnosti členů regulačních obvodů6) Vlastnosti regulátorů7) Stabilita regulačního obvodu8) Kvalita regulačního pochodu9) Robotika
Osnova přednášky
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Robotika
● Členění manipulačních zařízení● Kinematika robotů● Kinematické struktury robotů● Konstrukce robotů● Způsoby řízení robotů
Osnova přednášky
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Podle prováděné práce● Manipulační (podávání součástek a polotovarů)● Technologické (svařovací, montážní, nanášení povlaků)● Speciální (pracují pod vodou, v radioaktivních prostředích, v
kosmu)● Univerzální (kombinuje předchozí procesy)
RobotikaČlenění manipulačních zařízení
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaČlenění manipulačních zařízení
Manipulační zařízení
Jednoúčelové manipulátory Programovatelné manipulátory
Robot 1. generacepevný program
Robot 2. generaceměnitelný program
Robot 3. generaceinteligentní robot
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
● Pevně naprogramovaný postup výrobních operací● Změna postupu → změna programu● Systém zdvihni umísti
RobotikaRobot 1. generace
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
● Vybavení senzory nebo kamerou● Systém „udělej a ověř“
RobotikaRobot 2. generace
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
● Přizpůsobení podmínkám● Učí se; samostatně řeší zadané úkoly
RobotikaRobot 3. generace
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Robotika
● Členění manipulačních zařízení● Kinematika robotů● Kinematické struktury robotů● Konstrukce robotů● Způsoby řízení robotů
Osnova přednášky
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Posuvné kinematické dvojice (translační)
● Suportové – po delším vedení se posouvá kratší těleso
● Smykadlové – v kratším vedení se posouvá delší těleso
● Výsuvné - teleskopické
RobotikaKinematika robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Rotační kinematické dvojice● Otočné● Kyvné
RobotikaKinematika robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Kinematická struktura● Vzájemně spojené dvojice vytváří kinematické řetězce.● Tyto řetězce potom vytvoří kinematickou strukturu robotu
RobotikaKinematika robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Robotika
● Členění manipulačních zařízení● Kinematika robotů● Kinematické struktury robotů● Konstrukce robotů● Způsoby řízení robotů
Osnova přednášky
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Nejrozšířenější typy kinematických struktur● Tři translační kinematické dvojice.........................TTT● Jedna rotační a dvě translační dvojice...................RTT● Dvě rotační a jedna translační dvojice...................RRT● Tři rotační dvojice...................................................RRR
RobotikaKinematické struktury
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaKinematické struktury - TTT
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaKinematické struktury - RTT
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaKinematické struktury - RRT
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaKinematické struktury - RRT
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaKinematické struktury - RRR
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
1. Manipulační schopnost➔ Stavba robota➔ Velikost pracovního prostoru
4. Počet stupňů volnosti5. Hmotnost manipulovaného břemene6. Dosahovaná přesnost7. Rychlost pohybů8. Konstrukce robotu9. Způsob řízení
RobotikaHlediska pro posuzování průmyslových robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Stupně volnosti● Osa v prostoru s níž je spojen pohyb (ruka bez prstů 7°volnosti –
rameno 2; paže 1; loket 1; předloktí 1; zápěstí 2)● Obecně pro zajištění polohy – 3°a pro orientaci – 3° → celkem 6°
RobotikaHlediska pro posuzování průmyslových robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Manipulační hmotnost břemene● Manipulační hmotnost = hmotnost břemene + hmotnost
uchopovacího mechanizmu● Hmotnostní řady např. 1; 4; 16; 30; 45; 65; 80; 100 kg
Přesnost manipulace● Přesnost polohování – maximální odchylka mezi
požadovanou a skutečnou polohou do libovolného bodu pracovního prostoru
● Opakovaná přesnost vyšší, do cíle se dojíždí za stejných podmínek – rychlost a směr
● Geometrická přesnost dráhy – pro speciální aplikace (svařování; odstraňování otřepů)
RobotikaHlediska pro posuzování průmyslových robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Robotika
● Členění manipulačních zařízení● Kinematika robotů● Kinematické struktury robotů● Konstrukce robotů● Způsoby řízení robotů
Osnova přednášky
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Pojezd robotů● Delší pohyb, nemusí být
přímočarý
Pojezdové ústrojí● Otočná řízená kolečka● Pojezdové pásy● Pozemní kolejová dráha● Závěsná dráha
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Přímočarý pohyb● Suportový● Smykadlový (do 1 m délky)● Teleskopický
Vedení přímočarého pohybu● Valivá uložení: kuličky;
válečky; jehly; kladky● Tvar vedení: čtvercový;
trojboký; rybinový; kruhový
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Rotační pohyb● Přímý náhon● Nepřímý náhon s převodem
➔ Ozubenými koly➔ Řemenem; ozubeným řemenem
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Kývavý pohyb● Pohyb menší než 360°
➔ Vahadla a písty➔ Hřebenový pohon nebo pohybový šroub➔ Kyvné rameno poháněné pneuválcem nebo pohybovým šroubem
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Kývavý pohyb● Pohyb menší než 360°
➔ Vahadla➔ Hřebenový pohon nebo pohybový šroub➔ Kyvné rameno poháněné pneuválcem nebo pohybovým šroubem
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Kývavý pohyb● Pohyb menší než 360°
➔ Vahadla➔ Hřebenový pohon nebo pohybový šroub➔ Kyvné rameno poháněné pneuválcem nebo pohybovým šroubem
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Pohony● Mechanické – jednoduché a jednoúčelové manipulátory; vačkové
a pákové mechanizmy● Hydraulické – vyšší síly při menší hmotnosti; plynulé řízení a
bezpečnost proti přetížení. N. - teplotní závislost; ztráty oleje netěsnostmi.
● Pneumatické – V. - čistota; jednoduchá údržba; nízké pořizovací náklady. N. - elasticita vzduchu; obtížná regulace; vyšší hlučnost a energetické náklady
● Elektrické● stejnosměrné motory s kotoučovým rotorem● Krokové motory s aktivním rotorem; reakční● Střídavé motory
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Převody● Ozubená kola ● Ozubený hřeben● Šroub a matice● Kuličkový šroub a matice● Řemenové převody s ozubeným řemenem● Řetězové převody● Šnekové převody● Planetové převody● Harmonické převody
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Ozubená kola● Přenos rotačních pohybů● Malá osová vzdálenost● Kuželový převod –
různoběžné osy
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Ozubený hřeben● Převod rotačních na
translační a obráceně● Časté použití u chapadel
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Šroub a matice● Přenos rotačního na
translační pohyb
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Kuličkový šroub a matice● Převod rotační →
translační● Přesné převody● Malé ztráty třením● Výrobně náročné● Nákladné
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Řemenový převods ozubeným řemenem
● Přenos rotačních i translačních pohybů
● i = 10● Tichý chod● Dobrý tlumící účinek● Bez skluzu
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Řetězové převody● Přenos menších a
středních výkonů● Přenos rotačních i
translačních pohybů● i = 7● Tichý chod● Snadná montáž● Nutnost napínání
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Šnekové převody● Přenos rotačních pohybů● Vysoké převody● Malá účinnost● Samosvornost
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Planetové převody● Nemají vysoké převody● Výrobně náročné● Nákladné
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Harmonické převody● Vysoké převody● i = 150● Velmi přesné● Bez vůle● Výrobně náročné● Nákladné
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Pracovní hlavice – chapadla● Co nejlehčí● Bezpečné uchopení a uvolnění předmětu● Typy:
● Mechanické - nejpoužívanější● Pneumatické – podtlakové; rovinné a rozbitné
materiály● Elektromagnetické● Vícenásobné hlavice● Výměnné hlavice
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Mechanická chapadla
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Mechanická chapadla
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Druhy chapadel
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Pneumatické chapadlo
RobotikaKonstrukce robotů
Elektromagnetické chapadlo
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Vícenásobná - výměnné hlavice
RobotikaKonstrukce robotů
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
Robotika
● Členění manipulačních zařízení● Kinematika robotů● Kinematické struktury robotů● Konstrukce robotů● Způsoby řízení robotů
Osnova přednášky
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaZpůsob řízení robotů
Kartézsská soustava souřadnáSouřadnice ramene
●X; Y; Z – pravoúhlé souřadnice●A; B; C – rotační osa●Souřadnice bodu:
S1=(X;Y;Z;A;B;C)
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaZpůsob řízení robotů
Kartézsská soustava souřadnáSouřadnice chapadla
●XG; YG; ZG – pravoúhlé souřadnice●Poloha chapadla:CHAPAC_POS:@(XG;YG;ZG)
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
RobotikaZpůsob řízení robotů
X: X=L2 sinL3 cos−90 °Z :Z=L1L2cos −L3cos −90 °
Univerzita Jana Evangelisty PurkyněZáklady automatizace
1. Jak členíme manipulační zařízení?2. Jaké známe kinematické dvojice?3. Nakreslete hlavní schémata robotů.4. Jaká jsou kritéria pro posuzování průmyslových robotů?5. Vysvětlete co je stupeň volnosti a kolik jich potřebujeme pro zajištění
orientace.6. Jaká znáte pojezdová ústrojí?7. Jakým způsobem řešíme přímočarý pohyb?8. Jakým způsobem řešíme rotační a kývavý pohyb?9. Jaké znáte druhy pohonů pro roboty?10. Jaké znáte typy převodů a popište jejich vlastnosti.11. Popište příklady ovládání chapadel.12. Nakreslete schematicky druhy chapadel13. Vysvětlete jakým způsobem určujeme body v prostoru pro roboty
RobotikaOpakovací otázky