Robotická stavebnice FISCHERTECHNIK ROBO TX Automation Robots

Robotická stavebnice FISCHERTECHNIK ROBO TX Automation Robots - 511933

Průmysloví roboti Průmysloví roboti jsou stroje s univerzální, volně programovatelnou sekvencí pohybu, pomocí níž mohou vykonávat různé činnosti. Můžou být využiti k manipulaci z předměty, sestavováním nebo jejich dalším zpracováním. Obvykle jsou průmysloví roboti vybaveni pro manipulaci s předměty svěrákem. Nicméně pro vykonávání jiných činností je lze vybavit i jiným nářadím. Jak naznačuje název, průmysloví roboti nachází uplatnění v průmyslu (např. výrobě automobilů). Jakmile je robot naprogramován na úkol, může sám vykonávat práci, ani by jej někdo musel ovládat.

Za vynálezce průmyslových robotů je považován George Devol, který si v USA v roce 1954 registroval patent na programovatelný manipulátor. Společně s Josephem F. Engelbergerem Devot založil první robotickou společnost na světě, Unimation. Oblasti použití Průmysloví roboti jsou používáni v mnoha oblastech výroby, jako: • • • • • •

Svářecí roboti Řezací roboti Měřicí roboti Natírací roboti Brousicí roboti Roboti manipulující s materiálem pro: přepravu rovnání balení sestavování vybavování strojů odmontovávání součástek

Seznámení s komponenty Stavebnice obsahuje všechny tyto díly Stavebnice obsahuje množství modulů Fischertechnik, různé motory, tlačítka a barevné instrukce pro sestavení různých modelů. Poté, co jste rozbalili všechny moduly, je důležité nejprve nainstalovat některé komponenty (např. kabely a zástrčky). Přesné popisy jsou v instrukcích pro sestavení. Je dobré tímto krokem začít.

Aktuátory Aktuátory jsou všechny komponenty, které mohou činit akce. To znamená, že když jsou napojeny na elektrický proud, stanou se nějakým způsobem aktivními. Obvykle si toho všimnete ihne, např. se roztočí motor.

Servomotor s enkódérem Součástí balení jsou jako pohon robotů dva servomotory. Na první pohled se jedná o normální elektrické motory na devítivoltové napětí a vstupní proud maximálně 0.5 amperů. Nicméně motory zvládají víc. Kromě připojení na napájení mají další konektor pro kabel, skrze který lze enkódérem počítat otáčky motoru. Enkódery na servomotorech od Fischertechnik generují tři pulzy s každou otáčkou motoru. A protože sevomotory s enkódérem mají také převodovku a poměrem převodu 25:1 (25 ku jedné), pak jedna otáčka, která vyjde z převodovky, se rovná 75 pulzům enkódéru. Motory s enkódérem jsou propojeny s výstupy M1 až M4 na ovladači ROBO TX. Signály enkódéru jsou čteny skrze vstupy C1 až C4.

XS motory XS motor je elektrický motor, který je přesně tak dlouhý a vysoký jako stavební blok Fischertechnik. Navíc je velmi lehký. Toto umožňuje, aby byl instalován v místech, kde je nedostatek prostoru pro větší motory. XS motor je navržen pro devítivoltové napětí a vstupní napětí maximálně 0.3 ampéry. Tento motor se také napojuje do výstupů M1 až M4 na ovladači ROBO TX.

Senzory Senzory jsou opakem aktuátorů. Důvodem je to, že nevykonávají žádné činnosti, ale reagují na určité situace a události.

Tlačítkové přepínače Tlačítkům se také říká dotykové senzory. Když stiskněte červené tlačítko, mechanicky se propustí proud z kontaktu 1 (prostřední kontakt) do kontaktu 3. V tuto chvíli je přerušeno spojení mezi kontaktem 1 a 2. Takto můžete tlačítka používat dvěma způsoby: Jako normální otevřený vypínač: Kontakty 1 a 3 jsou propojeny. Tlačítko je stisknuté: elekřina proudí. Tlačítko není stisknuté: elektřina neproudí. Jako normální zavřený vypínač: Kontakty 1 a 2 jsou propojeny. Tlačítko je stisknuté: elekřina neproudí. Tlačítko není stisknuté: elektřina proudí. Senzory jsou propojeny s univerzálními vstupy I1 až I8 na ovladači ROBO TX.

Ovladač ROBO TX Nejdůležitějším komponentem pro sestavení robota je ovládač ROBO TX. Ovládá aktuátory a vyhodnocuje informace ze senzorů. Pro tento důvod má ovladač ROBO TX množství propojení pro komponenty. Jaké komponenty jsou připojit do kterých spojení je popsáno v manuálu ovladače ROBO TX. Speciálním bonusem je zabudované rozhraní Bluetooth. Umožňuje vašemu ovladači ROBO TX propojení s počítačem. Nebo propojení více ovladačů najednou. Můžete rozhodnout, jak bude ovladač ovládat jednotlivé komponenty a co mají dělat, skrze program, který vytvoříte v ROBO Pro software.

Software ROBO Pro ROBO Pro je grafické programovací rozhraní, v němž lze tvořit programy pro ovladač ROBO TX. "Grafické programovací rozhraní" znamená, že nemusíte ručně "psát" programy řádek po řádku. Dáte je dohromady jednoduše za pomocí obrázků. Například jako program ukázaný níže. Přesný postup pro tvorbu takových programů je detailně popsán v ROBO Pro Help v kapitolách 3 a 4. Je nejlepší si nejprve přečíst tyto kapitoly v ROBO Pro Help. To vám umožní se naučit něco málo o tomto softwaru, takže můžete ihned začít s pokusy. Pro stavebnici ROBO TX Automation Robot budete potřebovat ROBO Pro verzi 3.1 nebo vyšší. Pokud máte starší verzi programu, bude aktualizována, jakmile nainstalujete CD ROBO TX Automation Robot. Pár tipů Experimentování je nejzábavnější, pokud výsledky experimentů doopravdy fungují. Z tohoto důvodu je nezbytné se řídit některými pravidly: Pracujte opatrně. Nespěchejte a pořádně se podívejte na instrukce sestavení modelu. Pokud budete hledat chybu později, zabere vám to delší dobu. Zkontrolujte pohyb všech částí. Kdyý dáváte dohromady modely, neustále kontrolujte, zda se zapojené díly volně pohybují. Používejte test rozhraní. Než začnete psát program pro model, měli byste všechny jeho části napojené do ovladače ROBO TX pomocí testu rozhraní ROBO Pro. Jak ho použít zjistíte v ROBO Pro Help v kapitole 2.4.

Robot se svěrákem Pro váš první pokus postavte model robota se svěrákem (Gripper robot) pomocí návodu k sestavení a zavedení elektrických kabelů. Robot se může otáčet a zvedat nahoru a dolů svoji paži. Tito roboti jsou pohybliví po všech osách.

Systém ovládání robota Je nezbytné specifikovat pozici každé individuální lineární osy a osy otáčení robota. Toto poté definuje pozici svěráku. Nulová pozice každé osy a svěráku je definována limitním vypínačem. Nastavení správné pozice je provedeno počítáním pulzů v motoru s enkodérem nebo na mechanických pulzech senzoru. Následující tabulka obsahuje přehled různých os vašeho modelu: Akce

Osy

Motor

Limitní vypínač

Puls senzoru/enkodéru

Otáčení

X

M1

I1

C1

Paže nahoru/dolů

Z

M3

I3

C3

M4

I4

C4

Otevření/zavření svěráku

Směr rotace motoru Proti směru hodinových ručiček: Osy se hýbou ve směru limitního vypínače Po směru hodinových ručiček: Osy se hýbou směrem od limitního vypínače Úkol 1: Napište program pro ozkoušení funkce. Nejprve by se měl otevřít svěrák. Potom by se měl robot pohnout směrem k limitním vypínačům na všech osách. Konečnou ukázku tohoto programu lze otevřít přes ikonku v související části originálního návodu. Zkušení chod funkce by měl pohnout osami a svěrákem přesně. Úkol 2: Sestavte podle návodu předmět, s nímž má robot pracovat. Nejprve proveďte zkoušku z úkolu 1. Potom by se měla paže pohnout dolů přesně o 1175 pulsů a uchopit předmět. Poté by se měla paže pohnout vzhůru o 250 pulsů, otočit o 1000 pulsů a poté opět dolů a pustit předmět. Průmyslový robot by se poté měl pohnout zpět proti limitním vypínačům.

Tipy pro programování: Pro programování motorů s enkodéry jsou potřeba speciální programovací elementy.

Jak je použít se dozvíte v ROBO Pro Help, kapitole 4.4.2 a 11.6.

Než začnete s kompletním programováním, je nejpraktičtější udělat si osnovu. Mohla by mít následující podobu: Zkouška funkcí → paže dolů → zavřít svěrák →zvednout paži → obrat → paže níž → otevřít svěrák → zkouška funkcí Celý program lze získat kliknutím na ikonu v příslušné části původního návodu. Robota lze také naprogramovat pohodlně pomocí použití podprogramů pohybu. V příslušné části původního návodu lze přes ikonu otevřít ukázku řešení úkolu 2 pomocí podprogramů. Informace o podprogramech a jejich použití získáte v ROBO Pro Help, v kapitole 4. Je důležité, abyste v ROBO Pro přepnuli na level 3 Úkol 3: Přepište program Gripper robot_2a.rpp tak, že robot uchopí a zvedne předmět, otočí se a položí jej na podložku. Desing podložky je popsán v návodu na sestavení. Celý program lze získat kliknutím na ikonu v příslušné části původního návodu. Nicméně, než se podíváte, zkuste nejprve najít řešení sami. Hodně štěstí! Určitě pro svého robota vymyslíte více úkolů. Užijte si programování a zkoušení.

Řadič do vysokých polic Řadič do vysokých polic se používá ve skladištích, kde se věci skladují a běrou zpět automaticky. V těchto skladištích mohou být police vysoké až 50 metrů a postykutí prostor pro tisíce palet. Sestavte model "high bay storage rack" a zapojte do něj elektrické elementy, jak je popsáno v návodu na sestavení. Ve skladištích je zboží ukladněno v policích, mezi nimiž na kolejnicích jezdí řadiče, které ukládají a opět berou zboží z polic. Tento systém odbahuje i přijímací stanici, přes kterou toto zboží prochází. Následuje přehled os vašeho modelu: Akce

Osy

Motor

Limitní vypínač

Puls senzoru/enkodéru

Pohyb řadiče

X

M1

I1

C1

Nakládací vidlice Z nahoru/dolů

M3

I3

C3

Nakládací vidlice dopředu/dozadu

M2

I2 - vidlice vzadu I4 vidlice vepředu

Směr rotace motoru Proti směru hodinových ručiček: Osy se pohybují ve směru limitního vypínače / vidlice zajíždí dozadu Po směru hodinových ručiček: osy se pohybují směrem od limitního vypínače / vidlice se vysouvá dopředu Vestavěná tlačítka I1-I4 slouží jako limitní vypínače pro pohyb systému. Tlačítka I5-I6 jsou obě popsána jako příklad v cvičení. Úkol 1: Řadič by měl sebrat z přijímací stanice soudek a uložit jej do skladového prostoru 1. Pro tento úkol si nejprve vyrobte osnovu pro výrobu oprogramu v ROBO Pro. Tipy pro programování: Abyste naprogramovali pohyb pro osy X a Z, můžete použít stejné podprogramy, které jste použili u modelu "Gripper robot". Osnova bude vypadat nějak takto: Zkouška funkcí → pohyb k přijímací stanici → vidlice dopředu → zvednout vidlici → vidlice dozadu → pohyb k skladovacímu prostoru 1 → zvednout vidlici → vidlici dopředu → vidlici dolů → vidlici dozadu → zkouška funkcí Pro každý dílčí úkon vytvořte podprogram. Můžete je použít i pro další úkoly později.

Úkol 2: Rozšiřte program o podprogramy, díky nimž se bude pohybovat do zbývajících skladovacích prostorů. Přepište program, aby bylo možné uskladnit jeden po druhém více soudků na různých místech. Potom nechte soudky vyzvednout ze skladovacích míst a jeden po druhém umístit na přijímací stanici. Pochopitelně během naskladňování budete muset dát na přijímací stanici ručně nové soudky a poté je z ní ručně odebírat. Tipy pro programování: Umístění soudku na přijímací stanici je na naprogramování skoro stejné jako umístění do skladiště. V osnově je pouze třeba obrátit "Pohyb k přijímací stanici" a "Pohyb k skladovacímu prostoru". Program lze seřadit mnohem jasněji zkombinováním některých dílčích úkonů do podprogramu: zkouška funkcí

zkouška funkcí

pohyb k skladovacímu prostoru

pohyb k skladovacímu prostoru

vidlice dopředu

zvednout

zvednout vidlici vidlice dozadu pohyb k přijímací stanici

pohyb k přijímací stanici

zvednout vidlici

položit

vidlici dopředu vidlici dolů vidlici dozadu zkouška funkcí

zkouška funkcí

Úkol 3: Nyní můžete svůj řadič ještě vylepšit. Přidejte na svém počítači "slide control". Pomocí této funkce můžete vybírat, do kterého místa skladiště má být soudek umístěn. Když stiskněte I5, soudek by měl být vyzvednut a umístěn na vybrané místo. Když stiskněte tlačítko I6, soudek bude ze skladiště vyzvednut a přemístěn na přijímací stanici. Informace o displeji ovladače ROBO TX a ovládání výše zmíněném, jsou v ROBO Pro Help v kapitole 11.7. Je důležité, abyste ROBO Pro přepnuli na level 3.

Otočný svěrák Zatím jste byli seznámeni pouze s roboty s pevně umístěnými svěráky. Otočný svěrák se může otáčet kolem jedné osy. Toto umožňuje, aby předmět, s nímž manipuluje, mohl být kvůli další manipulaci otočen. Na obrázku je ukázán průmyslový robot určený braní plechů z hromádky a jejich vkládání do dalšího stroje. Během tohoto procesu jsou plechy natočeny do určitého úhlu. Sestavte model "pivoting gripper" a napojte elektrické elementy, jak je popsáno v návodu na sestavení. Následuje přehled os vašeho modelu: Akce

Osy

Motor

Limitní vypínač

Puls senzoru/enkodéru

Otáčení

X

M1

I1

C1

Zvedání/klesání

Z

M3

I3

C3

Otáčení svěráku

M2

I2 svěrák horizontálně I5 svěrák vertikálně

Otevření/zavření svěráku

M4

I4

C4

Směr rotace motoru Proti směru hodinových ručiček: Osy se pohybují ve směru limitního vypínače / svěrák se otočí do horizontální pozice Po směru hodinových ručiček: osy se pohybují směrem od limitního vypínače / svěrák se otočí do vertikální pozice Úkol 1: Napište program pro zkoušku funkce. Nejprve by se svěrák měl otevřít a zavřít a poté se přetočit do horizontální pozice. Potom by se měl robot pohnout proti limitním vypínačům na všech osách. Tip pro programování: Můžete, stejně jako u ostatních modelů, použít podprogramy. Umistěte držák (holder) s horizontálně položeným soudkem nalevo a napravo od robota. Umistěte před robota podložku pro odkládání (deposit platform). Návody na tyto díly jsou v návodu na sestavení. Úkol 2: Nejprve dokončete testování funkcí. Poté se svěrák přetočí do vertikální pozice. Robot by měl nyní pohnout svěrákem dolů, uchopit soudek, zvednout ho a svěrák by se i se soudkem měl přetočit do horizontální pozice. Poté by měl robot přemístit svěrák nad podložku pro odkládání a umístit na ni soudek. Poté by měl robot vzít druhý soudek a postavit jej na ten první.

Nakonec robot dokončí pohyby zkoušky funkcí. Tip pro programování: Opět použijte pro řešení tohoto problému podprogramy. Úkol 3: Rozšiřte program v úkolu 2. Robot by měl rozebrat věž ze soudků a umístit soudky zpět do držáků napravo a nalevo od robota.

Tříosý robot Tento model tříosý průmyslový robot. Jeho svěrák se může pohybovat třemi různými směry. Roboti, které jste používali do této chvíle, byli něco jako specialisti, kteří byli zvláště dobří v jednom určitém úkolu. Tříosý robot je oproti nim univerzální, schopný vykonávat různé druhy práce. Osa X řídí otáčení robota, Y vysouvání a zasouvání paže se svěrákem a Z stoupání a klesání robota. Sestavte model "3-axis robot" a zapojte do něj elektrické elementy podle návodu k sestavení. Motory a tlačítka nainstalovaná v modelu, stejně jako osy, jsou v následující tabulce: Akce

Osy

Motor

Limitní vypínač

Puls senzoru/enkodéru

Otáčení

X

M1

I1

C1

Vysouvání/ Y zasouvání svěráku

M2

I2

C2

Stoupání/klesání

M3

I3

C3

M4

I4

C4

Z

Otevření/zavření svěráku

Směr rotace motoru Proti směru hodinových ručiček: Osy se pohybují ve směru limitního vypínače Po směru hodinových ručiček: osy se pohybují směrem od limitního vypínače Tento problém můžete vyřešit vytvořením programové sekvence za pomoci podprogramů, které jste už použili u jiných modelů. Nicméně budete muset napsat nový podprogram pro osu Y. Pro tento účel můžete zkopírovat podprogram pro "gripper", přejmenovat ho na Pos Y a přizpůsobit dle potřeby. Nicméně v příkladech programování je u tříosého robota také obsažen takzvaný učicí program (teach-in).

Procedura Teach-in Pro programování průmyslových robotpů se používají učicí programy. Tyto programy znamenají, že můžete kontrolovaně pohybovat robotem do určité pozice. Když se robot dostal do této pozice, je tato procedura uložena. Tento proces opakujete, dokud není uložena celá pohybová sekvence. Naprogramovaná sekvence poté obsahuje všechny uložené pozice, které jsou propojeny do jediné sekvence. Tu je potom robot schopen vykonávat sám. Poté, co jste vložili všechny pozice, můžete opustit program. Všechno se pak samo otáčí a hýbe.

Rychlé programování pro tříosého robota Program teach-in můžete stáhnout v originálním programu kliknutím na ikonku. Lze také najít v ukázkových programech ROBO Pro: C:\Program Files\ROBOPro\Sample Programs\ROBO TX Automation Robots\TeachIn_TX.rpp Načtení, start, vybrání kontrolního panelu.

Spusťte program teach-in.

Vyberte panel pro programování robota.

Klávesy na kontrolním panelu (1) Klávesy směru pro ovládání robota (2) Home = návrat robota na startovní pozici (3) Enter = uložení současné pozice (4) Overwrite/Delete = změna existujících pozic (5) Kurzorové šipky = pohyb mezi předchozí/další pozicí (6) Play = start naprogramované sekvence, robot se pohybuje do všech nastavených pozic, do jedné po druhé. (7) Endless = neustálé opakování sekvence (8) Stop = zastavení sekvence (9) Pause = přerušení sekvence a pokračování, jakmile bude stisknuto další tlačítko.

Stop

Zastaví program teach-in

Uložení Uložte naprogramované pozice ve formátu .csv, než zavřete program teach-in. Můžete je poté načíst, kdykoliv otevřete program teach-in. Když zavřete program, než uložíte pozice, jsou vymazány.

Pomocí programu teach-in můžete vyřešit následující úkoly: Úkol 1: Robot by měl uchopit svěrákem soudek a postavit ho zpět v jiné pozici. Úkol 2: Robot by měl na sebe postavit tři soudky, aby utvořily věž. Potom by měl jeden po druhém soudky sundat a postavit věž v jiné pozici.

Hanoiské věže Tento rébus byl vytvořen v roce 1883 francouzským matematikem Édouardem Lucasem. Ten vymyslel následující příběh: Mnichovi z hanoiského kláštera byl udělen úkol, aby přesunul 64 dílů z jedno věže na druhou. Byly zde 3 věže a 64 dílů, všechny rozdílné velikosti. Na začátku byly všechny díly v jedné věži seřazené podle velikosti s největším dílem dole a nejmenším nahoře. Pokaždé, když je sejmut nějaký díl, horní díl v libovolné věži lze přendat na dvě další věže. Nicméně na ní již nesmí být menší díly. To znamená, že díly musí být vždy seřazeny na každé věži podle velikosti. Abychom tento rébus zjednodušili, použijte namísto 64 dílů 3 soudky. Jelikož jsou soudky stejné velikosti, označte je nálepkami s čísly 1 až 3. Pravidla: • • • • •

Pro věže ze soudků jsou tři místa. Věž s třemi soudky je umístěna na místě 1. Soudky mají různou "velikost" (1 je nejmenší, 3 je největší). Věž musí být přesunuta z místa 1 na místo 3. Je možné vždy přemísťovat pouze jeden soudek - horní. Není možné, aby byl "větší" soudek umístěn nad menším soudkem (jinými slovy 2 nesmí být nad 1 a 3 nad 2).

Řešení:

Nahrání sekvence teach-in do ovladače TX Program Teach-Player_TX.rpp umožňuje nahrát sekvenci vytvořenou pomocí programu teach-in do ovladače TX, takže jej lze používat bez PC. Nejprve otevřete uložený soubor .csv v Teach-InPlayer. Potom nahrajte program do ovladače ROBO TX. Sekvence je poté vykonána automaticky ve stahovacím módu.