Endüstriyel Robotlar. Endüstriyel Robotun Tanımı

Transkript

1 Endüstriyel Robotlar İçindekiler: 1. Robot Anatomisi ve İlgili Konular 2. Robot Kontrol Sistemleri 3. Uç Eyleyiciler 4. Robotikteki Sensörler 5. Endüstriyel Robot Uygulamaları 6. Robot Programlama 7. Robotun Doğruluğu ve Tekrarlayabilirliği Endüstriyel Robotun Tanımı Belirli insansı karakteristiklere sahip olan, genel amaçlı, programlanabilir makina Endüstriye robotlar niçin önemlidir: Robotlar, tehlikeli iş ortamlarında insanlarla yer değiştirebilir İnsanların ulaşamayacağı derecede yüksek kararlılık ve doğruluk Yeniden programlanabilir Robotların çoğu bilgisayarlar tarafından kontrol edilir; bu nedenle diğer bilgisayar sistemleriyle etkileşebilir 1

2 Robot Anatomisi Manipülatör mafsallardan ve bağlardan oluşur Mafsallar izafi hareketi sağlar Bağlar, mafsallar arasındaki rijit elemanlardır Değişik mafsal türleri: doğrusal ve dönel Her bir mafsal bir serbestlik derecesi ne sahiptir Çoğu robot beş veya altı serbestlik derecesine sahiptir Robot manipülatörü iki kısımdan oluşur: Gövde ve kol robotun çalışma hacmi içindeki nesnelerin konumlandırılması için Bilek mafsalı nesnelerin yönlendirilmesi için Robot Anatomisi 2.Mafsal 1.Mafsal 1.Bağ 2.Bağ Kol ucu Taban 0.Bağ Robot manipülatörü bir seri mafsal-bağ kombinasyonudur 2

3 Manipülatör Mafsal Türleri Aktarımsal hareket Doğrusal mafsal (L türü) Ortogonal mafsal (O türü) Dönel hareket Dönel mafsal (R türü) Burulma mafsalı (T türü) Döndürme mafsalı (V türü) Aktarımsal Hareket Mafsalları Doğrusal mafsal (L türü) Girdi bağı Mafsal hareketi Çıktı bağı Mafsal hareketi Ortogonal mafsal (O türü) Girdi bağı Çıktı bağı 3

4 Dönel Hareket Mafsalları Dönel mafsal (R türü) Burulma mafsalı (T türü) Girdi bağı Girdi bağı Mafsal hareketi Çıktı bağı Mafsal hareketi Çıktı bağı Döndürme mafsalı (V türü) Çıktı bağı Mafsal hareketi Girdi bağı Mafsal Notasyon Şeması Robot manipülatörünü oluşturmakta kullanılan mafsal türlerini göstermek için mafsal sembolleri (L, O, R, T, V) kullanır Bir iki nokta üstüste (:) kullanarak bilek grubundan gövde-kol grubunu ayırır Örnek: TLR : TR 4

5 Robot Gövde-Kol Kümesi Endüstriyel robotlar için beş yaygın gövde-kol kümesi: 1. Kutupsal koordinat gövde-kol kümesi 2. Silindirik gövde-kol kümesi 3. Kartezyen koordinat gövde-kol kümesi 4. Mafsal kollu gövde-kol kümesi 5. Seçici Uyumlu Küme Robot Kolu (Selective Compliance Assembly Robot Arm = SCARA) Gövde-kol kümesinin işlevi, bir uç eyleyiciyi (örn.: kıskaç, takım) boşlukta konumlandırmaktır Kutupsal Koordinatlı Gövde-Kol Kümesi Notasyon TRL: Hem bir dikey eksen (T mafsalı) ve hem de bir yatay eksen (R mafsalı) çevresinde dönebilen, gövdeye göre hareket ettirilen bir kayıcı kol (L-kol) dan oluşur 5

6 Silindirik Gövde-Kol Kümesi Notasyon TLO: Yukarı veya aşağı hareket eden bir kol kümesine göre hareket ettirilen bir kolondan oluşur Kol, kolona göre içe veya dışa doğru hareket ettirilebilir Kartezyon Koordinat Gövde-Kol Kümesi Notasyon LOO: İki tanesi ortogonal olan üç kayıcı mafsaldan oluşur Diğer isimleri arasında rektilineer robot veya x-y-z robot vardır 6

7 Mafsal Kollu Robot Notasyon TRR: Bir insan kolunun genel yapısı SCARA Robot Notasyon VRO SCARA sözcüğü Selectively Compliant Assembly Robot Arm (Seçici Uyumlu Küme Robot Kolu) dur. Mafsal kollu robota benzer ancak dikey ilave görevleri yapmak üzere yatay harekete uyumlu omuzlar ve dirsekler için dikey eksenler kullanılır 7

8 Bilek kümesi Kol ucuna bilek kümesi eklenmiştir Bilek kümesine uç eyleyici tutturulmuştur Bilek kümesinin işlevi, uç eyleyicinin yönlendirilmesidir Gövde-kol, uç eyleyicinin küresel konumunu belirler İki veya üç serbestlik derecesi: Döndürme Yukarı-aşağı Sağa-sola Bilek kümesi Robot koluna tutturulmuş Yukarı aşağı Döndürme Sağa sola Tipik bir bilek kümesi iki veya üç serbestlik derecesine sahiptir (burada üç serbestlik dereceli bir bilek gösterilmiştir) Notasyon :RRT 8

9 Mafsal Tahrik Sistemleri Elektrik Her bir mafsalı hareket ettirmek için elektrik motorları kullanır Günümüz robotlarında tercih edilen tahrik sistemi Hidrolik Hidrolik pistonları ve dönel pompa kanatçık eyleyicileri kullanır Yüksek güç ve kaldırma kapasiteleri öne çıkar Pnömatik Çoğunlukla küçük robotlarla ve basit malzeme transfer uygulamalarıyla sınırlıdır Robot Kontrol Sistemleri Sınırlı sıra kontrolü konuma yerleştirmek için mekanik stopları kullanan tut-yerleştir işlemleri Noktadan noktaya kontrollü geri oynatma iş çevrimini bir nokta sıralaması şeklinde kaydeder ve program icrası sırasında bu sırayı tekrarlar Sürekli yol kontrollü geri oynatma yolları (ve ek olarak noktaları) icra etmek için daha büyük bellek kapasiteli ve/veya interpolasyon kapasiteli Zeki kontrol zeki gibi görünmesine neden olan davranışlar sergiler, örn.: sensör girdilerine yanıt verir, karar verir, insanlarla iletişim kurar 9

10 Robot Kontrol Sistemleri Girdi/çıktı Program depolama İcra işlemcisi Hesaplama işlemcisi 1. Mafsal 2. Mafsal 3. Mafsal 4. Mafsal 5. Mafsal 6. Mafsal Bir robot mikrobilgisayar kontrolcüsünün hiyerarşik kontrolü Uç Eyleyiciler Bir robotun belirli bir görevi yerine getirmesini sağlayacak özel takımlar İki türü: Kıskaçlar iş çevrimi sırasında nesneleri (örn. Parçalar) kavramak ve hareket ettirmek için Takımlar bir işlemi yerine getirmek için, örn.: nokta kaynağı, sprey boyama 10

11 Robot Mekanik Kıskacı Yuvarlak parçaları kavramak için iki-parmaklı bir mekanik kıskaç Mekanik Kıskaçlardaki İlerlemeler Çift kıskaçlar Değiştirilebilen parmaklar Sensörlü geri oynatma Nesnenin varlığını hissetmek için Nesneye belirli bir kuvveti uygulamak için Çok parmaklı kavrayıcılar (insan eline benzeyen) Özel tasarıma olan ihtiyacı azaltacak şekilde standart kıskaç ürünler 11

12 Robotikteki Sensörler (Algılayıcılar) Endüstriyel robotlarda kullanılan iki temel sensör sınıfı: 1. İç manipülatör mafsallarının konum ve hızını kontrol etmekte kullanılır 2. Dış çalışma hücresi içinde robotun diğer ekipmanlarla birlikte işletimini koordine etmekte kullanılır Dokunsal dokunma sensörleri ve kuvvet sensörleri Yakınsal bir nesne sensöre yaklaştığında Optik - Makine gözlemi Diğer sensörler sıcaklık, gerilim vb. Robot Uygulamalarının Özellikleri Endüstriyel robotların kullanımını destekleyen, endüstriyel iş istasyonlarının genel özellikleri 1. İnsanlar için zararlı çalışma ortamı 2. Tekrarlanan iş çevrimleri 3. İnsanlar için zor taşıma görevleri 4. Çoklu kaldırma işlemleri 5. Seyrek değişimler 6. İş hücresinde parça konumlandırma ve yönlendirme yapılır 12

13 Endüstriyel Robot Uygulamaları 1. Malzeme taşıma uygulamaları Malzeme transferi tut ve yerleştir, paletleme Makine yükleme ve/veya boşaltma 2. İşleme uygulamaları Nokta kaynağı ve sürekli ark kaynağı Sprey kaplama Diğer su jetiyle kesme, laser ışınıyla kesme, taşlama 3. Montaj ve muayene Kutuların Palet Üzerine Yerleştirilmesi 13

14 Robotik Ark Kaynak Hücresi Robot bir istasyonda Özlü Telle Ark Kaynağı (FCAW) yaparken tutucu (fikstür), parçaları diğer istasyona aktarır Robot Kaynak teli besleme sistemi Kaynak tabancası Tutucu (2) Robotun Programlanması Yönlendirilmiş yol ile programlama iş çevrimi, manipülatörü gerekli hareket çevrimi boyunca hareket ettirerek ve programı aynı anda, sonraki geri oynatma için kontrolör belleğine girerek robota öğretilir Robot programlama dilleri komutları robot kontrolörüne girmek için düz yazı benzeri programlama dili kullanır Benzetim ve off-line programlama program, uzak bir bilgisayar terminalinde hazırlanır ve yönlendirilmiş yol yöntemlerine ihtiyaç duyurmayacak şekilde robot kontrolörüne indirilir (download edilir) 14

15 Yönlendirilmiş Yol ile Programlama İki türü: 1. Motorlu yönlendirilmiş yol Noktadan noktaya giden robotlarda yaygındır Mafsalları istenen konuma hareket ettirmek ve bu konumu belleğe kaydetmek için asılı öğretim panoları (kumanda panoları) kullanır 2. Elle yönlendirilmiş yol Sürekli yol kontrollü robotlara uygun Bir programlayıcı personel, manipülatörü hareket çevrimi boyunca ilerletir ve bu çevrimi belleğe kaydeder Motorlu Yönlendirilmiş Yol Programlama için Asılı Öğretim (Kumanda) Panoları LED Ekran Hız kontrolü Kayıt konumları Hareket kontrolü Bilgisayar veya Asılı Öğretim modu Mafsal kontrolü için anahtar Kıskaç açma/kapama 15

16 Yönlendirilmiş Yol Programlamanın Üstünlükleri Üstünlükleri: Atölye personeli tarafından kolaylıkla öğrenilebilir Bir robota öğretmek için mantıklı bir yol Bilgisayar programlama bilgisi gerektirmez Zayıflıkları: Ara verme robotun programlanması için düzenli imalata ara verilmek zorundadır Sınırlı programlama mantık kapasitesi Modern bilgisayar tabanlı teknolojilere tam uyumlu değil Robot Programlama Dilleri Düzyazı programlama dilleri, yönlendirilmiş yol programlamanın sağlayamadığı aşağıdaki kolaylıklara sahiptir: Geliştirilmiş sensör kapasiteleri Dış ekipmanı kontrol etmek için arttırılmış çıktı kapasiteleri Yönlendirilmiş yol yöntemlerinin sağlamadığı program mantığı Bilgisayar programlama dillerine benzer işletim ve veri işleme Diğer bilgisayar sistemleri ile iletişim 16

17 Dünya Koordinat Sistemi Kolun ucu, dünya eksenlerine paralel hareket eder Takım Dünya koordinat sistemi Robot manipülatörünün orijin ve eksenleri robot tabanına göre tanımlanır Takım Koordinat Sistemi Hareketler takım yönlendirmesi tarafından tanımlanan eksen sistemine göredir Eksen sisteminin ayarlanması, (uç eyleyicinin tutturulduğu) bilek yüzey düzleminin yönüne göre tanımlanır 17

18 Hareket Programlama Komutları MOVE P1 HERE P1 manipülatörün yönlendirilmesinde kullanılır MOVES P1 DMOVE(4, 125) APPROACH P1, 40 MM DEPART 40 MM DEFINE PATH123 = PATH(P1, P2, P3) MOVE PATH123 SPEED 75 Kilitleme ve Sensör Komutları Girdi kilidi: WAIT 20, ON Çıktı kilidi: SIGNAL 10, ON SIGNAL 10, 6.0 Sürekli görüntüleme için kilitleme: REACT 25, SAFESTOP 18

19 Kıskaç Komutları Temel komutlar OPEN (AÇ) CLOSE (KAPA) Sensör ve servo-kontrollü eller CLOSE 25 MM (KAPA) CLOSE 2.0 N (KAPA) Benzetim ve Off-Line (Çalışma Dışı) Programlama Geleneksel kullanımda robot programlama dilleri, programda referans alınan iş istasyonunda noktaları tanımlamakta kaybedilecek bir miktar üretim zamanına gerek duyar Bu nedenle on-line/off-line programlama içerirler Gerçek off-line programlamanın üstünlüğü, programın önceden hazırlanabilmesi ve üretim zamanı kaybına neden olmaksızın kontrolöre yüklenebilmesidir Grafik benzetim, hücredeki ekipmanın konumunun önceden tanımlandığı robot hücresinin bir 3-D modelini oluşturmakta kullanılır 19

20 Robotun Doğruluğu ve Tekrarlayabilirliği Sayısal kontrol hassasiyetine benzer şekilde, robotikteki hassasiyeti tanımlamakta kullanılan üç terim: 1. Kontrol çözünürlüğü her bir mafsalın hareket bölgesinin birbirine yakın konumlandırılmış noktalara bölünmesi için robotun konumlandırma sisteminin kapasitesi 2. Doğruluk robotun kontrol çözünürlüğünün sınırlarını veren, robotun bileğinin iş istasyonu içinde istenen konuma yerleştirilme kapasitesi 3. Tekrarlayabilirlik bileğin iş istasyonu içinde önceki öğretilen noktada konumlandırılma kapasitesi 20