Top Banner
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU ROBOTA DIPLOMSKI RAD Mentor: Prof. dr.sc. Zoran Kunica TOMISLAV PERKOVIĆ Zagreb, 2008.
15

PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

Feb 07, 2018

Download

Documents

buithuy
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU

ROBOTA

DIPLOMSKI RAD

Mentor:

Prof. dr.sc. Zoran Kunica

TOMISLAV PERKOVIĆ

Zagreb, 2008.

Page 2: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

Sažetak

Tržišna utakmica, promjenljivi zahtjevi tržišta, povećanje cijene ljudskog rada, zakonski propisi o uvjetima sigurnosti i rada, nalažu brz razvoj naprednih tehnologija, među kojima su i visokoautomatizirani (visokoautonomni – inteligentni) sustavi robotskog sklapanja, izdašno opskrbljeni raznim osjetilima.

U Laboratoriju za inteligentne proizvodne sustave Zavoda za robotiku i automatizaciju proizvodnih sustava, Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu, instaliran je robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA Gamma Si-65-5. Senzor je spojen s NIDAQ karticom, koja omogućuje sakupljanje mjernih podataka.

U radu je detaljno opisan navedeni robotski sustav i njegove hardverske i softverske komponente.

Izvedeno je i opisano nekoliko pokusa u svrhu prikupljanja i analize podataka o mjerenim silama i momentima, pri čemu se koristio softver LabVIEW (proizvođača National Instruments), te robotski programi u jeziku V+.

Pokusi su obuhvatili: – gibanje robota s utegom (mase 1 kg) u prihvatnici; – proces montaže sklopa od šest dijelova (prvotno u nesređenom stanju – stohastičkih

pozicija i orijentacija); – proces rasklapanja sklopa od tri dijela. LabVIEW aplikacijom omogućeno je pretvaranje „sirovih“ podataka sa senzora – napona,

u sile i momente, te grafičko prikazivanje svih mjerenih veličina. Dobiveni podaci su analizirani, te je na temelju toga zaključeno da podaci ne odstupaju od očekivanih, odnosno sukladni su gibanjima robota u datim smjerovima i masama dijelova (predmeta) u hvataljci.

Također, što je posebno značajno za daljnji rad, ostvaren je datotečni ispis podataka o silama i momentima, u obliku primjerenom za razvoj složene robotske aplikacije, koja će, uz senzor sila i momenata, koristiti i strojni vid.

Page 3: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

2

Slika 1. Model Gamma [2]

Slika 2. Spajanje senzora na prirubnicu robota [13]

Slika 3. ATI-IA softver

Page 4: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

3

Slika 4. Prepoznavanje uređaja

Slika 5. Primjer test panela

Page 5: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

4

Slika 6. Početni prozor LabVIEW-a

Page 6: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

5

Slika 7. Popunjena gornja For Loop

Page 7: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

6

Slika 8. Sakupljanje podataka (napona)

Slika 9. Izračun vrijednosti sila i momenata

Page 8: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

7

Slika 10. Upisivanje podataka u datoteku

Slika 11. Konačni front panel

Page 9: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

8

Zadaci sklapanja i rasklapanja

Slika 12. Robot i njegov radni prostor

z

x y

Page 10: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

9

Zadatak sklapanja U ovome zadataku izvodi se sklapanje postolja, valjka, zatika, pločice i dvaju vijaka (Slika

13.), uz pomoć strojnog vida [13].

Slika 13. Dijelovi za sklapanje

Slika 14. Dijagram toka za sklapanje

Pokretanje aplikacije, Bias All i početak spremanja

Robot prihvaća postolje i odnosi ga na mjesto za sklapanje

Odlazi po valjak i prilazi postolju s gornje strane

Postavlja valjak na njegovo mjesto

Odlazi po zatik i prilazi postolju s bočne strane

Polaže zatik na njegovo mjesto

Odlazi po pločicu i prilazi postolju odozgo

Postavlja pločicu na postolje

Odlazi po prvi vijak i prilazi pločici odozgo

Polaže vijak u rupu i odlazi po drugi vijak, prilazi pločici odozgo

Polaže i taj vijak u rupu, odmiče se od sklopa i odlazi na početnu poziciju, sepremanje se zaustavlja

Page 11: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

10

Slika 15. Uzimanje postolja

Slika 16. Gotovi sklop

Page 12: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

11

-20

-15

-10

-5

0

5

10

1 64 127 190 253 316 379 442 505 568 631 694 757 820 883 946 1009 1072 1135 1198 1261 1324 1387 1450 1513 1576

broj uzorka

F, N

Fx Fy Fz

Slika 17. Sile sklapanja Fx, Fy i Fz

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

1 64 127 190 253 316 379 442 505 568 631 694 757 820 883 946 1009 1072 1135 1198 1261 1324 1387 1450 1513 1576

broj uzorka

T, N

m

Tx Ty Tz

Slika 18. Momenti sklapanja Tx, Ty i Tz

Page 13: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

12

Zadatak rasklapanja U zadatku rasklapanja, rasklopit će se sklop, koji se sastoji od postolja, valjka i zatika.

Robot će okretanjem sklopa najprije omogućiti ispadanjem zatika, a zatim vraćenjem sklopa u početni položaj valjak ispada i zadatak je gotov.

Slika 19. Dijagram toka rasklapanja

Pokretanje aplikacije, Bias All i početak spremanja podataka

Pokretanje robota, robot je iznad postolja i uzima ga hvataljkom

Odnosi ga iznad radne plohe i okreće ga na bok

Zatik ispada i robot vraća postolje u početni položaj

Tada ispada valjak i robot spušta postolje na plohu

Robot odlazi u početnu točku, isključuje se i spremanje podataka se prekida

Page 14: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

13

Slika 20. Robot sa sklopom u hvataljci

Slika 21. Ispali valjak

Page 15: PRIMJENA OSJETILA SILA I MOMENATA U RADU …titan.fsb.hr/~zkunica/nastava/studentski_radovi/Tomislav_Perkovic... · robotski sustav AdeptSix 300 sa senzorom sila i momenata ATI-IA

14

Slika 22. pokazuje kretanje sila Fx, Fy i Fz pri rasklapanju u istom grafu, na njemu je uočljivo da se maksimalna vrijednost za sile ostvaruje kod sile Fx, a minimalna vrijednost kod sile Fz. Ovaj prikaz daje vjernu sliku onoga što je već rečeno, a to je da su sile Fx i Fz značajnije za rasklapanje, dok je sila Fy praktično beznačajna. Jer kako se vidi na zajedničkom grafu ona je gotovo za vrijeme cijelog rasklapanja jednaka nuli.

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

1 27 53 79 105 131 157 183 209 235 261 287 313 339 365 391 417 443 469 495 521 547 573 599 625 651 677 703 729 755 781 807 833 859

broj uzorka

F, N

Fx Fy Fz

Slika 22. Sile rasklapanja Fx , Fy i Fz

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

1 27 53 79 105 131 157 183 209 235 261 287 313 339 365 391 417 443 469 495 521 547 573 599 625 651 677 703 729 755 781 807 833 859

broj uzorka

T, N

m

Tx Ty Tz

Slika 23. Momenti rasklapanja Tx , Ty i Tz