Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Роботы и робототехника лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Системы координат
, связанные со звеньями исполни-
zyxO
iiii
тельного механизма робота, строятся по следующим правилам
(рис. В.4) [20]:
1. Ось
членения, связывающего звенья
правление оси
z системы координат звена i совпадает с осью со-
i
i и 1+i ( 1...,,2,1,0 −= Ni ). На-
z может быть выбрано произвольно. Ось Nz не
i
связана с подвижным сочленением. Поэтому в данном случае нет
ограничений, но чаще всего эту ось располагают в направлении, в
котором нацелен схват.
осям
2. Ось
z и
i
x , Ni ...,,2,1= является общим перпендикуляром к
i
z и обязательно пересекает их. Направление оси ix
1−i
может быть выбрано произвольно. В ряде частных случаев: когда
оси
z и iz пересекаются, ось ix проходит через эту точку пере-
1−i
сечения; когда оси
тимо произвольное расположение оси
условия пересечения
оси
z и iz являются скрещивающимися прямыми, ось ix со-
1−i
z и iz параллельны или совпадают, допус-
1−i
x при выполнении общего
i
−z осей под прямым углом; в случае, когда
единяет их по кратчайшему расстоянию, что обеспечивает, естественно, общее требование перпендикулярности. Остаётся неопре-
делённым положение оси
x . Если система координат
0
zyxO
0000
является начальной, то требуется лишь обеспечить необходимую
перпендикулярность осей
3. Оси
x и iz .
i
y однозначно определяются по определенным осям
i
x и 0z .
0
При использовании такого метода построения связанных
систем координат преобразование из СК звена в СК звена следующего за ним получается путем выполнения четырех элементарных преобразований (перенос вдоль оси или поворот относительно оси).
Действительно, две последовательные системы координат
звеньев, например,
1−i и i , всегда могут быть совмещены с по-
11
мощью поворота, двух переносов и ещё одного поворота, выпол-
θ
α
няемых системой координат
1. Поворот на угол
x и ix не станут параллельными и одинаково направленными.
1−i
2. Перенос на величину
оси
x и ix не совпадут.
1−i
3. Перенос на величину
1−i в следующем порядке:
вокруг оси
i
d вдоль оси
i
a вдоль оси ix до тех пор, пока на-
i
z до тех пор, пока оси
1−i
z до тех пор, пока
1−i
чала отсчетов систем координат не совпадут.
4. Перенос на угол
относительно оси
i
x до совмещения
i
всех осей.
Углы поворота отсчитываются по правилу правого винта относительно указанных осей. Линейные перемещения положительны, если они совпадают с положительными направлениями соответствующих осей.
В результате этих перемещений система координат
последовательно занимает положения
zyxO
1111 −−−− iiii
′′′′′′′′
,
zyxO
1111 −−−−
iiii
. Причем каждая следующая система координат характери-
zyxO
iiii
′′′′′′′′′′′′
и, наконец, достигает положения
zyxO
1111 −−−−
iiii
′′′′
zyxO
iiii
зуется в предшествующей системе отсчета 4×4 матрицами преобразования в порядке их следования.
θθ
1
A
=
i
−
θθ
ii
00sincos
00cossin
0100
1000
,
ii
2
=
A
i
0001
0010
100
d
i
1000
001
3
=
A
i
a
i
0010
,
0100
1000
4
=
A
i
−
0001
0sincos0
αα
ii
.
0cossin0
αα
ii
1000
,
1111 −−−−
12
Итоговая матрица
α
θ
α
θ
θ
θ
θ
и
i , представляется в виде произведения матриц, соответствую-
щих этим элементарным движениям (
=
A
i
−
A , связывающая системы координат
i
4321
):
AAAAA ⋅⋅⋅=
iiiii
cossinsincossincos
a
θαθαθθ
iiiiiii
−
cossin0
αα
a
sinsincoscoscossin
θαθαθθ
iiiiiii
(6)
d
iii
1000
1−i
Из четырех параметров
()
два параметра
ad
,,,
iiii
a и
i
постоянны и определяются конструкцией сочленения. Один из
двух других параметров (
нения
i) изменяется в процессе движения робота и связан с соот-
ветствующей обобщенной координатой
– для вращательного сочленения i;
q+=
iii
0
– для поступательного сочленения i.
qdd +=
iii
0
Значения параметров
либо
i
0i
в зависимости от типа сочле-
d
i
q соотношениями:
i
и
d соответствуют начальному
0i
положению исполнительного механизма при нулевых значениях
обобщенных координат.
i
13
Глава 1
ЗНАКОМСТВО С МАНИПУЛЯЦИОННЫМИ
РОБОТАМИ НА ПРИМЕРЕ РОБОТА-МАНИПУЛЯТОРА
KAWASAKI FS03N
Внешний вид исполнительного механизма роботаманипулятора Kawasaki FS03N показан на рис. 1.1. Полезная нагрузка роботов Kawasaki F-серии от 2 до 60 кг. Они могут крепиться к полу, потолку или к стене. Роботы F-серии могут использоваться для следующих видов работ: сборочные; механическая
обработка; дуговая, плазменная, точечная сварка; плазменноое на-
пыление; чистка; полировка; распределение
щение грузов; паллетирование; покраска. Работы могут проводиться в
экстремальных условиях с пылью и
низкими температурами. Основные
технические характеристики робота
приведены в табл. 1.1.
Управление роботом-манипулятором осуществляется от контроллера D70. Для моделирования движения робота и формирования зако-
Рис. 1.1. Робот-манипулятор
Kawasaki FS03N
нов управления необходимо математическое описание кинематики
исполнительного механизма,
рое начинается с назначения связанных систем координат и получения матриц однородных преобразований. Кинематическая схема робота-манипулятора Kawasaki FS03N со связанными СК, построенными по правилам Денавита-Хартенберга, показана на
рис. 1.2.
В табл. 1.2 приведены параметры Денавита–Хартенберга для
назначенных связанных систем координат (рис. 1.2).
наполнителей; переме-
кото-
14
Характеристики роботов Kawasaki FS03N
Тип FS03N
Грузоподъемность 3 кг
Таблица 1.1
Угол поворота
Максимальная скорость
Повторяемость ±0,05 мм
Максимальная зона действия * 620 мм
Установка Пол/Потолок/Стена **
Вес 20 кг
JT1 320°
JT2 210°
JT3 270°
JT4 720°
JT5 270°
JT6 720°
JT1 150 °/с
JT2 250 °/с
JT3 225 °/с
JT4 540 °/с
JT5 225 °/с
JT6 540 °/с
Контроллер D
* Расстояние от JT1 – до JT5;
** Необязательно.
15
Рис. 1.2. Кинематическая схема робота-манипулятора Kawasaki FS03N с назначенными системами координат
16
№ зве-
π
θ
θ
θ
π
θ
π
θ
π
θ
π
а
н
на
1
2
3
4
Параметры Денавита–Хартенберга
для звеньев промышленного робота Kawasaki
θ
q
q
i
1
q+
220
q+
330
4
di αi αi
l –
1
0 –
0 0
l
4
l
2
l 0 0
3
0
2
2
–
2
Примечание
Таблица 1.2
<
20
030<
q
q+
550
6
0 0
l 0 0
5
5
6
2
Краткое описание контроллера серии D
робота Kawasaki FS03N/L
Внешняя панель контроллера робота Kawasaki серии D70 и
пульт ручного управления показаны на рис. 1.3.
Операционная панель
Разъём пульта ручного
Выключатель электропит
Разъём внешней карты памяти
Рис. 1.3. Контроллер серии D и пульт ручного управления
управления
ия
(=
050>
)
2
17
Рис. 1.4. Операционная панель контроллера серии D
Элементы управления на операционной панели контроллера
Название Вид Функция
CONTROL POWER лампочка
ERROR лампочка
ERROR RESET кнопка
HOLD/RUN
TEACH/REPEAT
CYCLE START
MOTOR POWER
переключатель
переключатель
кнопка
+ лампочка
кнопка
+ лампочка
EMERGENCY STOP кнопка
Переключатель
силового питания
переключатель
Зажигается и горит при включенном
питании контроллера
Зажигается при возникновении кол-
1
лизий
Сброс ошибки, выключение лампочки ERROR
Выбирает режим остановки / движения
Выбирает режим обучения / автоматического повтора операции
Запуск цикла
Зажигается при нажатии кнопки
CYCLE START и горит при отработке цикла
Включение силового питания привода
Зажигается при нажатии кнопки
MOTOR POWER и горит при корректной работе контроллера
Аварийная остановка. Выключается
силовое питание привода и прекращается работа робота. При нажатии
кнопки выключаются лампочки
MOTOR POWER и CYCLE START
Вкл/Выкл питания контроллера
Таблица 1.3
1
Коллизия – возникает при невозможности дальнейшего выполнения роботом
своих функций.
18
Операционная панель (ОП) контроллера D70 (рис. 1.4)
содержит кнопки, переключатели и лампы индикации состояния контроллера, функциональное назначение которых описано
в табл. 1.3.
Перемычки контроллера D70 робота Kawasaki (для доступа к
ним необходимо снять с контроллера защитный кожух) могут позволить, в частности [22]:
– вывести вне контроллера/контроллеров группы роботов
кнопку экстренной остановки E-STOP;
– вывести вне контроллера
вход с датчика ограждения (safety
fency). Под ограждением может пониматься механическое ограждение с датчиком открытия двери, например, или система ограждения типа «световое полотно»;
– вывести вне контроллера внешний управляющий триггер;
– вывести вне контроллера управление режимом hold (режим
удержание движения – альтернатива позиции hold переключателя
hold/run);
– вывести вне контроллера индикацию
текущего состояния
«teach» – режим обучения или «repeat» – режим повторения;
– вывести вне контроллера индикацию случившейся ошибки.
Пульт ручного управления
Пульт ручного управления (ПРУ) (рис. 1.5) содержит аппаратные клавиши и переключатели, интерактивный экран и выключатель автоблокировки (в дальнейшем обозначаемый нами как
«предохранитель»). На рис. 1.6 показаны аппаратные клавиши
ПРУ. С их помощью можно производить ручное управление роботом, его обучение, редактирование данных, написание программ
и т.п. Назначение клавиш пульта
приведено в табл. 1.4.
Движение робота в режиме обучения возможно только при
нажатом предохранителе на тыльной стороне пульта ручного
управления.
Поскольку стресс оператора робота при экстренной ситуации может выразиться либо в отпускании, либо в более сильном
нажатии данного предохранителя, – предохранитель имеет три положения (отпущен, нажат, сильно нажат) и позволяет двигаться
роботу только в своем среднем положении.
19
Сенсорный
экран.
Экстренная
остановка
Отключение
режима
обучения.
Прочие
кнопки
для
левши
переключатель автоблокировки
обозначим как «предохранитель»
для
правши
Рис. 1.5. Пульт ручного управления
Рис. 1.6. Аппаратные клавиши пульта (слева)
и области интерактивного экрана пульта (справа)
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]