RoBoTTECHNIKÁI. ok1atasikövetelnények. A tananyagütemezése. 1 hét.oktatasikövetelmények' 2, hét.Bevezetés. Altalrínosésipari robottechnikai alkalmazások'Robotokfelosztrlsa'Ipari Íobotokátalános felépítése' Robotok:kanendszerekésrobotvezérlők. 3. hét.Rendszertechnikaifelépítés, strukturalisfeladatszétosáás. Robotok munkaterei: derékszögű.,henger-,ésgömbkoordinátríjú, és''SCARA.' robotok,általrínos ''humanoid'. múködésiikésjellegzetességeik. 4. hét.Kiiúsóésbelsó koordinátarendszerekéskoordinátrák.Főmozgasokésirán1ultságok. Szabadságfokok ésmozgékonyság. Robotokkézcsuklói.Roll-, pitch. ésyaw tengelyekés irrínyokértelmezése' RPY ésRPR kézcsuklókfelépítése. (Labor:ABB robotbemutatóegyeztetett időpontban) 5. hét.Bevezetés a robotokiranyítasához. Pontéstírgyleírrísa Kétdimenziós a térben. transzformációsalapesetek. A haromdimenziósrotacióséstranszlációstranszformációs matrixok szármaÁatása, ó, hét:GÍafikus ábrÍlzolás.Az általrlnosEanszformálteredménymatrixa. Az R.kerettől a kézcsuklóigterjedőríltalanos transzlációsésrotációshanszformációsmatrixalakja. 7. hét.1.Zh megírása 8. hét'Az inverztranszformációk.Transzformációsgráfok' A robotleírásaa térben. Az áItalánoskar-elemDenavit-HartenbergtÍanszformáltalakja.A direkt kinematikafogalma. 9,hét,Az inverzkinematika.Megoldrísimódszerek. 10.hét.Redundánsesetekéselfajulások.A robotokdinamikájríról. Statikusésdinamikus pontosság.RobotokpalyagöÍbéi éstrajektóriai 11.hét..Az útvonaltervezés általrínos ésspecirilisesetei.Modem ipari robotoktizemmódjai. joystickvezérelt Robotirányítás üzemben,változó koordinátarendszerek szerint.Labor:ABB robotbemutató' gépészeti., 12' hét.Robotokszerkezetifelépítése: iranyítástechnikai., hajtástechnikai alrendszerekáttekintése, fo feladataik,tipikus megoldrísok. 13, hét,2. Zh megírása. Feladatbeadás és-értékelés. A féIév folyamatosszámonkéréssel záru|. (aláírásmegszenésének A fé|év te|jesítésének )feltéte|ei: megírása, - akétzH legalábbelégséges - abér;ifeladatokelfogadottanbeadás4 a laborrobot.bemutatón. - részvétel
Gyór'2009-01.28.
dr. SzénásyIstvrín doc.
Koordinátarendszerek A robotkarmozgása4 klf koordinátarendszerben, illetve j ellemzőkkel,ún.koordinátákkalfogalmazhatőmeg, mérhető írhatóle: (amely - világkoordináta-rendszer: a robottalppontjához ly alsó pontja) á|ta|ábana ta|pra merőleges, el ső forgástenge képestírjale a robotkarelemeinek,valaminta megfogónaka pozíciőját,mozgását,de a környezet fontospondainakhelyét is, ígya kerülendőakadályokat, egy esetleges másikrobot pontjait,a munkadarab, térbelielérhetőségi melyetvisz, néhányfontosabbpontjátstb. - szerszám/tárgy.koordinátarendszer, a robotmegfogó (Tool CenterPoint)csatlakozási ésa robotvégpont pontjairaillesztve:megadjaa felszereltszerszám /megfogotttárgy legfontosabbpondánakhelyét,amelyeta robotprogr am a mozgástervezé skor fi gyelembevesz' (Azonosa ídrgykoo.r-rel,ha a tórgyata r. mozgatja.)Mai robotoke koord.r.aktuúlisirányai (x,y,z)szerintis képesek a robototfi oystick-paranc sra) mozgatni(meglehetősen sok gépiszámításe|végzése árán),megkönnyítvea programozás, megközelítési-beállítási betanítás munkáit. - csukló. ( vagymás szóhaszná|atta|: ) ízütetikoordináták: az egyesforgó vagy eltolási ízületekelfordulásaivagy eltolódásaifok-banvagy mm-ben.Ezen adatokírjákle a karrendszer elemeinekegymáshozviszonyított helyzetét, és ezekbőlszámítja a központi processzora koordinátaTartományaszoftveresen, transzformációkat. végálláskapcsolókkal, végül rugalmasütközőkkel is határolt.
a motorkoordináták a fentimozgástartományoknak a kellő érzékel| elhelyezettútmérőkke| motortengelyvégén több, mint áltaLában mennyisége, felbontásteredményező itt Ténylegesen (impulzustípusú útmérésnél). 10aútegység adatainak fi gyelembev étele,az ezér|és tö rténika mozgatásv a v. processzorai számítógépei egyesrobottengelyek fok-ból ésmm-bőlerre központtólkapottútértéket ésvégzika pozíció-és szátmítjákát, sebességszabályozásokat.
Motion and I/O Princioles
CoordínateSystems
Y
New position
\v r
x
-K"*^" Object coordinate system Figure 5 If program displacement is active, all positions are displaced.
l..2'ó Coordinated externa| axes If a work objectis placedon an externalmechanicalunit thatis movedwhilst therobot is processingthe part, a movable user coordinatesystemcan be defined.The position andorientationof theusercoordinatesystemwill, in thiscase,be dependent on theaxis Íotationsof the extemal unit. The programmedpath and speedwill thusbe lelated to themovablework object(seeFigure 6).
World coorditate system
Fiqure 6 A user coordhlate system' defi,nedto Íollow the movemcus of a 3 .axis enernal mechan. ical unit-
To be ableto calculatethe user coordinatesystemwhentheexternalunit is moved,the robotmustbothknow oneof thecalibrationpositionsofthe usercoordinatesystemand be awareof theconnectionbetweenthe axis anglesandtranslation/rotationof theuser coordinatesystem.These are defined in the systemparameters. User's Guide
Coordinate Svstems
Motion and I/O Principles
The tool coordinatesystemis definedbasedon thewristcoordinatesystem(seeFigure 8).
Figure 8 The tool coordinatesystemÍora tool.
133 Stationary TCPs If the robot is holding a work objectandworking on a staüonarytool, a stationaÍyTcP is used.If thattool is active, the programmedpath and speedare relatedto the work object. This meansthatthe coordinatesystemswill be reversed,as in Figure 9.
I I I I
World coordinate system
Figure 9 If a statiorury TCP b *sed,thz objectcoordinatesyskm is usually basedon the w,rist coordinaÍe,'-s,em
In the examplein Figure 9' neitherthe usercoordinatesystemnor pÍoglamdisplacement is used.It is, howevel possible to use themand, if they are,they will be related to each otlpr as in Figure 10.
User's Guide
17-9
Coordinate Svstems
Motion and I/O Princioles
1.3 Coordinate systemsused to determinethe direction of the tool The orientationof a tool at a prograÍÍIrned position is relatedto a coordinatesystem which itself is referencedto the mountinsflanse on thewristof therobot.
1.3.1 Wrist coordinatesystem In a simpleapplication,the wristcoordinatesystemis used;herethez-axis is coincident with axis ó of the robot (seeFigure 7).
Figure 7 The wris coordinalc system
The wrist coordinatesystemcannotbe changedandis alwaysthe sameas themounting flange of the robot in the following respects: - Theoigin is situatedatthecenüeof themountingflange(onthemountingsurface). - The x-axis points in the oppositedirection,towardsthecontrol hole of the mountingflange. - The z-axis poins outwards,at íght anglesto the mountingflange.
1.3.2 Ibol coordinate system The tool mountedon themountingflangeof therobotoftenrequiresits own coordinate systemto enabledefinition of its TCP, which is theorigin of thetool coordinatesystem. The tool coordinatesystemcan also be usedto get appropriatemotion directionswhen jogging the robot. If a tool is damagedor replaced,all you haveto do is redefinethe tool coordinatesystem.The programdoes not normally haveto be changed. The TCP (origin) is selectedas the point on the tool thatmustbe correctly positioned, e.g.the muzzle on a glue gun. The axes of the tool coordinatesystemare selectedas thosedirections aboutwhich the tool is to be rotatedwhenjogged,or along which the tool is to be movedwhenadjustingpositions.
t'I-8
User's Guide
Jogging
Cooral: l!oo1: wobj !
'...".tu ,,-_,--_--,{4.9 12.8 m 0.7071 Q1 : 0.0000 o.2. 0.0000 Q3 : Q4 : -O. 7 0 ? !
Bage O too10,,. trobj 0...
,toygtick lock: NoDe Ilcleméatal: No tr líoÍld
8age
-t xy
|Dool
I z
wobj
Figure 5 SpeciJy the coordinate systemin the loggittg window.:
The robotwill movetheTCP alongthebasecoordinateaxes(seeFigure6). X-
Figure 6 Linear novement ir tlle base coordinate system.
2.2 Jogging the robot in the direction of the tool
. setthekevs !
b --T. =l
o
t
--i-IL
; jog to the robotrin a straight line.
. Selectthe fieLd.Coord (seeFigure7). . Pressthe functionkey Tool.
6-6
User's Guide
Motion and I/O Principles
Coordinate Systems
1.2.3 User coordinatesystem A robotcan workwith differentfixturesor workingsurfaceshavingdifferentpositions andodentation.A usercoordinatesystemcan be definedfor eachÍixture.If all positions are storedin objectcoordinates,you will not needto reprogramif a fixture must be moved or turned.By moving/tumingthe user coordinatesystemas much as the fixture has bern moveÜtumed,all programmedpositionswill follow the fixture and no reprogramming will be required. The usercoordinatesystemis definedbasedon theworldcoordinatesystem(seeFigure4).
I
I \
\ World coordinate systeE
Figure j Twouser coordinatesystemdescibe the position of trro difrerentrttures.
1.2.4 Object coordinate system The usercoordinatesystemis usedto getdifferentcoordinatesysteÍns foÍdifferentflxnues or workingsurfaces.A fxture, however,mayincludeseveralwork objectsflat aÍeto be processedor handledby tberobot Thus,it oftenhelpsto definea cooldinatesystemforeach objectin orderto makeit easierto adjusttbeFogram if theobjectis movedor if a new objecgthesameas thepreviousone,is to be programmedat a differentiocation.A coordinatesystemÍeferenced to anobjectis calledanobjectcoordinalesysteÍIlThis coordinate systemis alsovery suitedto off-lineprogrammingsincethepositionsspecifiedcan usually be takendirectlyftom a drawingof thework object The objectcooÍdinaÍe systemcanalso be usedwhenjoggingtherobot
User's Guide
r7-5
arm to accommodatethe small errorsin positionthat occur whenone object is brought into contact with another. Most assemblyoperationsinvolve building up the assemblyby placing parts on top of a partially complete assembly.A SCARA arm has two revolutejoints in the horizontal plane, allowingit to reach any point within a horizontalplanar workspacedefined by two concentriccircles. At the end of the arm is a verticallink which can trans]atein the verticaldirectíon,allowing partsto be raisedfrom a tray and Thrccrcvolulcioinls / \ - ---/\-r
\)
ic joint Prisrnat
(q)
= "08r '0
u^\op ^\oqlE ruru1q8rg (8)
hátránvok egyszeru,eros felsőv. a|só felépítés' e|érése nincs, legkevesebb kü|ön számítástigény|i' kézcsuk|ót naqYsebesség igényeIhet magas,eros hengerko- zrrrol hátu|szabad gépekbe teret igénye|' fe|építés' ordinátájú benyúlási közepes Iehetőség' kevés sebesség számításigény gömbkoor rr@oO erős felépítés, nagy közepes (nagyoknál teherbírás, -dinátájú közepes kicsi)sebességo számításigény hátu|szabad teretisénve| humanoid Or@zOsOr@s atárgyat bárhova, viszonylag gyenge,kis Oo ésbárme|y ln6leltilosis; irányba forgatva merevségű he|yezi'alsó-fe|ső karrendszer, e|érési Iehetőség, irányítása nagysebesség is legbonyolultabb' legtöbb számítást ieény|i Or@zOs,z kis méret,nagy SCARA kis teherbírás, sebesség, legkisebb a tárgy iránya cik|usidő(0.4s)' csakz körü| vá|asztható vá|tozhat engedékenység szere|éshez, mérséke|t számításigénv elnevezés koordináták derékszti. X,Y,Z gű koordinátájú
e|őnyök
. =7^ sn;:'
F
* o.
7/
.a
/
-tr o-
= u
=
;;
.= E E
o
p . $ ;. ö 9 E=9E (,
i
:.
.\
v,
Í-
.
|h
..1
é
s B B:-+ . 9 E *;
r i t 3'c
E EE $t É € E b ; e . EpÉE É -
g laar
E 3
'..:É
EEi g s .igF li
. !
L.
+)
e'!
;.E :EE: EA E .9 ,' E . 32.3'E s g B Ú
E €
á=
5 !
6- . =HF . = ;j g€ ót . | :Et =E: * É> i!
!
*
9
g:iE: ; xE'E í$ EE i€€ - E.EÉ É E: 5 ; áH !
9"'-vÉ!.i-
-
o +.o
-.?
á.
E iE.E E ÉE
J-J
9s.EH.,B.E' :; E€ Í5-.€É€|á* .8'$ .FE E qEg€ q..:'É9t-.9,.=-
E ! atrg . . F o ö ö E
E
s
3
: E 6
,a
E F
95
'3cE }g'€
EdI o 9E
Eg S
isEi
É sfiEi t d.oTös
.a !')
ó
o9öliE
ai $. e €
trÉ5b=
= 3 9 E 8őE
{
Trans(z)
I
Y (])
I
RollRor(z)
I I
i< I'I\ ll
World
_A *
,-,-]xign, x Ha nd frame
|Í lnger | (iaw)
Trans(y) V PitchRot(y)
Yaw Rot (x)
,r
,/
{\,,' ,,. \ \J
Trans(.r)
Yaw motor
Roll motor
Pitchmotor Driveshafts Yawspur reductions Pitchspur reduction Pitchbevel reduction
Pi,hÜ
l&,-
Roil<-ll>
I
I Worldcoordinate svstem I'
I Arm Controller
CommunicationsiTrajectory Planning Links
Host computeÍ
Mechanicalsubsystem links Arms,hands Actuatores. Joints,brakes Wrists Tendons,gears Vehicles
Processsubsystem people.factory Environment, Task to be performed Otherrobots
Electricalsubsystem Motors,computers,interfaces communications linLs,sensors powersupplies
Sensorsubsystem Internal External Position Vision Velocity Touch Torque Voice Force Chemical
Controlsubsystem Modelsof mechanics Processmodels transforms Coordinate Controlloops
Planningsubsystem Perception, Sensorfusion Worldmodelling Taskmodellingandplanning Trajectoryplanning Collisionavoidance Graspplanning
-G- New
Variants andpistonA 40/50mm Twin-piston rotaryactuators DRQD 5/stem€xample
qFtempmdudfoÍtlandlin8 andassembly t€ónobB
ql*€m.lgnents andrccs5ories Bdef
) hge
lLl
Drives
wideÍangEof combination options ú@
Volume I
L4
Gripper
uiverse variation options inhandling andasse'nby-Éfri6iös--
Volumet
It
Adapter
rv|u||ve/U||ve ár|uorve/gn|ppeÍ connections
Volume 5
llJ
Basic@mponents
lesandpro|]|e connections aswellárffil -PÍofi
tll
Installationcomponents
-
Axes
-
Motors
iE6iifriiii--
Iv, dLU,w,,,Bd !!tdr-LUL, sarelayoutot etectrjcalcablesandtubinq
up!ol s wtrnInnan0ngandassenblytechnology withorwithout ge-ring-5eruoandsteppermotors,
2005/04-subject|oCian8€ -P.odut|s2oo4/2oo5
Vomme 5 Volume t Volume5 VolLlrne 5
11r.7 )\
Technical data
IRB 140industrialrobot Safety
SPECIFICATION
Fobotversions
Handing capacity 5 kg 5 ks 5 kS
Reach of sth axis 810 m m 8]0 mm 810 mm
RB ]40 IRB]4OF tRB t40cR t' Wíst) |oad(onL|pper arnr,a suppenrenlary I kg on upperarm 0.5kg on wrist
RemaÍks EXtÍaprotection Clean Roorn
.Í.ír|ssio. MAN-MACHINE.INTEBFACES
opeíélors'pane| Teachpendant
Robot ÍnanpL|ator Externa devices
signalsupply ntegratecl lntegrated airsupp|y PERFoRl'íANcE
12signalson upperarm Max.8 baron UpperaÍm
Posiuonreoeatabilltv
!0.03 mm
1, C Rotation 2, B Ann 3, A Arm 4, D Wrist 5. E Bend 6. P ÍL|rn N/ovementon ISO test plane, á | axes in movement Max. TCP velocity Max TCP acceleraton A c c ,al e r a o in tm e 0 - 1 m / s
.
WoÍking larue 360" 200' 2AA' (40o.deíau Un|nr]ted t) 244', Unlimled (800'default) 2 5 m/s 20 n/s2 015sec
Transformer ratrng
45KVA
Bobor mounting
RRS S mu ation IVACHINE INTERFACES
Frcínsimulalioncompanies
nPuts/oulputs Dg iial
U pt o 2 x l 0 2 4 s i gna l s , 24V DC, 120VAC or relayoutpuis l10 V and4'20 rÍrA
Anabgué Serialchánne|s NetwoÍks
400x 400mr. FobotcontrollerH xWxD 950 x 800 x 620 mm
Wdght Fobot manlplralor Fobot controller
98 kg 250 kg
ENVIRONIVIENT Ambienttemperature Robotmanlpu ator RobotcontÍo||er Felatve humidity Degreeof protection, N,lanipu ator Standard Foundry/CleanRoom Clean Room Con|ro|eí Norselevel
5 - 45'C 5 - 52'C lla^.95Yr tP54 tP67 Class 10 Enc|oseda Í'over Sea ed computer,air-over Toiallyenclosed Max. 70 dB (A)
Two RS 232 and one HS 422 2 X Etheínet Allen Badley PLC 2 x cAN/DeVice N€t lnteíbus.S Profrbus DP Media and signalson upperarm
EXAMPLE oF ARc WELD|NGEQU|PMENTAND FUNoT|oNÁuTY We|d power souÍces
Floor,wall and suspended
Dimensions
Choice of 1t nationalLanguages The s4cp|Us soÍtwaleon your Pc' QuickTeach iraining on PC RobotstldioÍM, Prograrn|\laker'Í \4rtualRobotslmulaton Monitorand contío|oí robots'
PC, on-line
200-600V 50/60Hz
PHYSICAL
ln cabinetor external Ponable wrthioystickand keypad.DispLay16 linesx 40 characters. Wlndow stye coínrnunication' 3 postion enabLingdevlce,back lighting. 5 user-definable keys,
emergency stop.
Languages Pc. ofÍ.|lne
ELEcÍFlcAL coNNEcTIoNs Supply vohage
Doub e crcu]ls wlthsupeÍvson' eíreÍgencys|oos and safery tunctons, 3, posiljonenabtedevice F|VciEl/| sh"|deo -
Welding lorches llbrkp e@ manipulators status oí arc' vohage' currenl' Exarnp|eoípíocess water, gas' wiíe feed (dig]ta|input) signa|interíace onlofi oí power, gas' wire ieed, eíor information (digíta|oLJtput) Value of wire fued veloclty, voftage, current (analogue output) Exarno|e oÍArcwareíM functions General power source interface Process tuning oÍWé]dingpara. meters duíing program execution (hot sdit) inc|uding"go'to We|d-íetry service" roúine We]deíor reporiand |ogging Aíc staÍl/énd tvateria|pre.hPáting/coo]ing Scrape start craleíf||ing Wire burnback Weaving pattern deínition lvonitonng of arc dala' seam coodinales' wire' water, voltage' cunent' gas Diskettednve Bobot vislon őuaánái,*,"ií]ll,"
íoíüsion |nterÍace ."v be chwed
withT!'t notbe.
e
s 9
P3
a t i:
sg 5á
ll tlll
ttl'rt
ABB Automation Centers and Contact Offices
NE Pd ió
* 11
***ntrftffi n't#*-nÍtffiptru*ffi ffii.':..",f:3{?ii!H1{i?.1it';...^{:B:Éíi{i:j:ü,íű6ú *iííÍ.áai}l{Ítrlrffin#É}
Working range and Load diagram
armserv|ces uppeÍ and l2siOnals inrlude airsÜpp|y compl€ s sed
-
Totally enclosed ve$ionloÍhaÍsh enviÍonmenb (|m7)
Easlb integrate
Working range tocenter oÍaxis5.A||measures lnmm. Simulation
Gonveyor following
Simulation programswhich use the actualrobot softwareare availableon PC for equrpmenr
The conveyorfollowingfunctionis useful lor in-loading andpacklngapplicarions.
feasibilitystudies.The programssimulate morion and cycle-timewith high accurary ' l||gh.acürarl simu|ation
The programsalso facilitaterobot programmrng and programadjustments.
Instant access to all software Instantaccessto all suppomed field-buses andall editionsofinstalledsoftware prograrns.
Working range ar 5 kgloadcapacity
ed ii,y
Smallsize, |arge woÍling range Highpeíormance
(,pper armseÍv|[es and 12signals include airsupply comprcssed
'''''-i---
II
application Add-on sp€ c itic so|ttdaÍe E
t,
l -.--.l-.-.
Et€ n sive
=
communications
Cl8anRooml0 version
Iotallyenclosed veElonl0rharsh € n viÍonmenb (|m7)
Easftointegnte
WoÍking rangeto centerI Simulatr'on
Simulation progran
softwareare availab feasibilirysnrdies.T
motion and rycle-ti The programsalso I
and program adjusr
Outstandinghigh speed long arm
L Type AC
ABS
a All axes drivenby AC servomotors . cá|ibrationÍree a Standardcycletime'l EL653S: 0.39seconds (SRC500) 0.43séconds(sRc320) EL853S: 0.46seconds(SRC500) 0.47seconds(SRC320) a Arm length: 650,850mm a Payload: Bated2 kg/Maximum 5kg a Repeatabitity: 10.025mm . lnsta||ed WireÍorcustomer use: 15Wires lnstalled pneumatic tubeforcuslomeruse :3 tubes a Controller:S RC320/320J|5OO|S2OCE
SRC500/520CE SRC320/320J
ltr
rJ. EPSON .r:E_-
d
|Íi {ll
til
E-:--
íil
til id'
1:
JiIL
*
Ma xrm ! . . o p e . a to n
a-
l s l é X s + 2 nd
i0 00ln rm
A iowab moment oÍ -Á i né r téÍ o Í4t h ax s . 2
0 0lkg ' m '/l0.02k9 'n 1' Undel a íated oad of 5kq:
0.02k9. mrlo04kg. m, .
M ot o n r ang e
An ast.n3() indi.atéüo pÓsition of th. móoh.nical stoppor
(See work envelope dÍawng on th|spage) t l20n rm
185 When loweíingthe 3rd ax s to the bottom pornt'shaft .eaches ower than base nstailationsurface C o nd |i o n s :A í c hm o to n o f r o u g hp o sit ion in u g n deít h e ía t ed|oa d( 2kg) . Hor]zonta||y 30omm, Vert]cá|]y 25mrn ÍeciplocáLn9 nlot|on ln case the center of gíavirYs at the cent€ r of 4th axis
SPELmVer.6 This is an easy-to-learn,easy-to-userobot programming Ianguage. The extensive instructionsavailablelet you create not only simple programs, but also sophisticatedones at will. O M u lti- ta s king Function
Multiple programs for rocan be bots and peripheÍa|s executed simultaneouslY with a maximum of 32 tasks. Even when the 32 1SPELm:16)tasks are executedundeÍa pÍogram,ro. bot motion does not get bogged down. since it is a full-scalemultitaskingfeatlrrewithoutanY restrictions to the instructions. Becausea maximumof 512
O High-speedThree-dimensional Continuous-Path contror
As a standard,equippedwith a three-dimensional CP control, such as for linear interpolation,arch interpolationand free curve motions. This is extremelyuseful for coating and sealing applications. Control can be exertedat any speed from a minimumof 1 mm/secto a maximumof 1120mm/sec.
(sRc320:128)|/o points can be incorporated,systém control can be imp|eménted,taking advantage of the multi-tasking function to the fullest extent.
a lnterruptprocessingfunction
When predet€ r minedconditionshave been met, inteÍrupt processingis executed.
O PrivilegedTask
|n case an abnorma|sltlationaÍisesmakingit impossiblgto carry out the progÍaméxecution.such as an emergenoystop, a privilegedtask allows the necessarypostprocesslngto be oerÍormed'
OOperation Speed and Acceleration/Deceleration
OPASS Motion
Un|ike othe. instructions,the PAss instructioí instíuctsthe arm to pass in the proximity of a series oí specified points withoutstopping. This allowsthe arm to move aroundby dodging obstacles. Specifiedpoints can be set up successively, The next mgvement command is staned when 6 movement command slcws dow when a CPON command is used with SPEL 95. A more Í|exib|e PAss motionthan the PASS commandof SPEL can be done.
The operatingspeed and the acce|eÍation/dece|eration of the arm can be deÍinedby the user in 100steps. PTP motion:Set in percentagewith respectto the maximum speedand maximumacce|eration. VaÍious ascendingand descendingspeedscan also be selected. CP motion: The speed(t - 1120mm/s)and the (1 . 5000mm/sl of acce|eration/dece|eÍation the aÍmtip are set.
OArch Motion
The shape of an arch motionand the horizontaltravellevel can be free|y set accoÍdingto the operating environment. This Íeatu.eprovidesa powerfu|too|íor shonening the cyc|e
a: DisiancóoÍz axis as.ontlmm) b: oistánc6ofz axis dés.ontÍmm) z: HorizontalÚavel level(mm)
O ParallelProcessing
Even whi|ethe a.m is moving,the para||e|pÍocessingfunction allows inpuvoutputthrough l/O points, RS-232C,etc., at any desiredtiming. This helpsreducethe tacttime,therebycreating an etficientsystem.
Jogging
Select
desiled
data
ia
tbe
liet:
L12' 9u!1
gnú3
9u!2
!Íéw...
cbaag'e
... D.f i!€
... cancél
ol(
Figure l0 Clunging or adding a tool.
You can cÍeatea new tool as follows: . PressiÍew. You cán chargethevaluesof a tool as follows: . Press - Change to inputthevaluemanually - Deftneto usethgrobotto measureup thetool coordinatesystem. For moreinformaticnseeChapterl0 Calibration. . Pressoí to terminatethe dialoe'
2.3 Reorienting the tool
.settireteys !
--:Í_ =l
I U
to reorientate thetool.
+
The tool is reorientated abouttheaxesof thecoordinatesystemthatwas chosen.The TCP of thechosentool will not move(seeFigure l1).
I
:'l
V',4# t' | .z+ -----
ll
x
Figure I I Reorientation about the lool coordinate sysrem's axes.
6-8
User's Guide
500Vision
Option sBc500/s20cE
Vision Gu ide 3tl'ti.,.,',
Conveyor Tracking :;::;^. Vision systems are image.processingtoolthat integratesrobots and image processing, slmultaneous operation of robots and image processing is possible using only a personal computer and the sonware. This tool drastically improves efficiency in.the developmeni of applicatlonsthat combine robots and image proc compared to the simi|ar conventional methods. This results in Íastimp|ementationof robot image systém-s, ar image-processingcapabilitiescomfortablv within vour reach. . You can access the image.processing side írom a íobo1 programeasrry . This software support3ca|ibralion(jobto change cooídlnates between a robot and cameÍo)to accommodate1héVarious posÍjonsoí cameras' rÍ]oUntIng
. The too íaciIitates the creationoí irnageseqUencesan. wrthout a program via the point-and-click opefatio. mouse'theÍebyÍUllytake advantageoí Windows GUI a This system adopts a potent gray-scatevson root l hlgh-píecision imagep|ocessng, Which!s immUneto ( disturbances' such as Vériations in brightness
ApplicationExamples Fixed Downward Camera P j c ||n .o u p lh e Ía n dom |Y sUpp|e cpartsand place rhem to ihe paletle
/,
Fixed Upward Camera checking the coíeclion va|ueoí posilion and 10161]0n beíorep]acinglhe pan on
Robot with a Mobile Camera P |a cln g1h pa e í wit h c on írm in g1 he pos tlon to be p|écedon lhe supp|i€ d
Conveyor Tracking Handlingparls on conveyor movrng
g !iigiigtiissisgislgsitit,ii$ gásiii
ÉgEEiÉ
EáÉÉ'Í?
*rv*-gpjEF;ES:
'Y'
q!É E9 t*ttg g 3 3 E E; 3 s fa:sE;É
ü*;€S!**Etlie E e i ! Ú EEH H ps 9 ;. . B o J 5ő.
i
E óz
5 B.9 ü
g:tgÉ*;iggÉ lEiiggt;igígÉigág;c ; cliiili
Jogging
X+ Figure 3 The direction of movementsassociated with each.lolstickdeflectiotl is displayad in the Iogging window.
1.4 Locking ofjoystick axes It is possibleto disablejoystick deflectionsin certaindirections. . Selectthefield Joysfuk lock (seeFigure 4). . Selectthejoystick axts to be disabledby pressingtheconespondingfunctionkey. Enableall axesby pressingthefunctionkey None. 95
12.9 D 0.7071b 0 .0000 b 0.0000 b -0 . 7 0 ? 1 b
B.a€ D to o 1 0 ' . . ttobj O ". .
coo..l! Tool: wobj:
lockr ) C fl .toyEtick No tr tacremcrtal:
Fi|ure 4 A joystíckwith disabled up.down and rotationalde1"",,o,.
2 Jogging the Robot 2,L Jogging the robot along one of the base
.Setthekeys
t !
ö
--T-
=l
0 U
(.) -v
. Selectthefield Coord (seeFigure5). . Press the function kev Base.
User's Guide
ro
\ a sraight line.
The fastest cYcle times and the highest accuracy
'iíÉ''f'::ill':.&::;,* \ffi#:iflffi TCP (Tool Center Point) speedsand the higlrestacceTlre ÁBB QuiclrMove.^, lerationraresin dle indr-rstry. that are up to 25olo times workcycle ftrnctionsensure Tbe firnction systems rcbot faster than traditional
.,'*,". ,h"r l"".!g''ed,iu.,noto.i!!ffi!íB|í|!iB "t
;Élll"-arffih:ná?ie?"i.,"1,q6614*eswttitourderrarion fr.omthe path. TiueMovc'^'functions provide the best ofthe robot orth accutacyand .eliabiliryindependent Tesa carried holding. speed tCP sp.ed,- *ith e*cellent featutes thesc confirm procedules out accoldingto ISO lates of high producrion highest which resuli in the offer' industry can pans that the oualiw ' Opii-i..d path follorving is also achievedfor exrernalaxes by usingfeed-forwardcontrol' The highest levelsofspecdand accuraryaredeliveredwith totalconqualiry speeding sistencyunderall conditions,ensr-rring major contribution to a malcing uo Droductionand o,r"i"ll pl"nt Productiviry
The uniqué se|íoptimising dynamic mode| contÍoI ensurcs that at least one robot axis is always running at maximum torque. This results in the Íastest TcP acceleration and deceleration. Bobot cycle timés are the Íastest in lhe industry, and do not depend on individual axis' speeds'
í \ Robol making a zig-zag path át 45o mm/s' corner radius 20 mm
Traditional robot control
Robot making a 30 mm circle at l50 mm/s.
(,,
Jogging
Cooral: Tool: Vlobj:
z. 01: Q2. Q3: Q{ :
Tool o toolo... r{obj 0...
12.8 Í í n 0.707L 0.0000 0.0 0O0 -O.707L
.'oystsiclr loc}! !Íoae L.cremeatal. No D
Figure 7 Specify tlte coordinate qlstem in the loggíng window.
The toolthatwas lastusedwhenjoggingtherobotor lastusedfor programexecution is automaticallychosen(seeFigure 8). X.
x
X+
Figure 8 Linear movenent in tlte tool coordínatesysten|.
If you want to change the tool: . Select the fteld, Tool (see Figure 9). Cooral: Tool: wobj:
Tool tr grurrl... nobj 0...
I Q2 t Q3 : O{ :
O. 7 O7 L 0.0000 0.0000 -0 . 7 O7 L
.'oystích lloaé 1ock. IDcrerleltaL: No D
Figure 9 Choose a tool by selecting thefield TooI-
. PressEnter Fl
.
. Selectthedesiredtool from thedialogbox which subsequently appearson the display.(Zool0in thedialogbox conespondsto thecentreof themountingflange.)
User's Guide
6-7
Chaptt
RoÍ(z'l) =
cos({) -sin(Q) sin({) cos(ó) 00i0 0001
0 0
0 0
(3.21)
A translation and a rotation can be combined by multiplying the transformation matrices (Appendix A, Section 3.3): the translation terms do not affect the rotation terms. For example:
|I
o o n'.l|cos(ó) -sin(ó)
Trens(p,,py,p,)RoÍ(z,ó) : l 0 l 0 p "llsin ( a )
looto,llo 00I
L0
0 cos(ó) 0 0i 00
I L0 .l icos(o)-sin(é)0 " l cos(T)0 p'-l lsin(f) 0 I nl l0 l tl 0 0 "^.t L0
ol
0l 0J tl
'J
(3.22)
To study the combination of transformations further, we w.illexamine a series of transformations applied to a point located at the origin of our coordinate frame (Figure 3.12). This point is translated in the l.direction, rotated around the x axis, translated in the z dírection' and finall-vrotated around the y axis. The resultanttransformation is describedu.ith the foltowing equation. \
: Rot(y, 90)Trans(2,a)Ror(x, 90)Trans(y,a)
(3.23)
You should trace the trajectoryof the point in Figure 3.12 until you understandthe result of each transformation in the sequenceof transforms. As the transforms are executedfrom right to left, each succeedingtransform premultiplies the following transforms. If the transforms are executed in reverseorder, left to right, a different result is obtained (Figure 3.i2). In the
Figure 3'í2 Combinedrotation translations(Equat showing the etíecl order oÍeva|uation transÍormequation
ur not the changein direction. To seethe changein direction a coordinate must be attachedto the point. These are discussedin the next section.
Coordinate frames en Equation 3.23 is applied to a coordinate frame located at the origin, e coordinate frame is relocatedas shown in Figure 3.13.The new frame is anslateda units in the y direction, rotated 90" around the x axis, translated units in the z direction, and finally, rotated 90o about the y axis. As the ansforms have been premultiplied, all translationsand rotations are with pect to rhe referencecoordinate frame. In general,when transform are remultiplied, the transforms are executed with respect to the reference rdinate frame. The final position and oríentationof the new coordinate e is caiculated by muitiplying the matrices. To..: Rot(y, 90)Trans(2,a)Rot(x, 90)Trans(y, a)
100 010 001 000
cos(90) 0 sin(90) 0 01 0 0 -sin(90) 0 cos(90)0 00 0 1
0 0
0010 0100 -1 0 0 0 0001
100 010 001 000
00i0 0100 -1 0 0 0 0001
r00 0 010 001 000
00 01 -1 0 00
10 0 0 0 0 -1 0 01 0 2a 00 0 I
i0 00 00 01
a I
0 a 1
0 0 a I
10 00 0 cos(90) -sin(90) 0 0 sin(90) cos(90) 0 0 00 1
10 0 0 0 0 -1 0 01 0 0 00 0 1
10 00
0ol - t oI
00
0 1l
0 a 0 1
0 a 0 I
, ,l
0r
I
l
1 00 01 0 00 1 00 0
1 00 01 0 00 1 00 0
rI x'' t v
0 2a
-t 0 oo I -t 0 0 0
I L 00
l ^l i L --^ + ^ l -.
:f;;;ll G 2 4 ,
ol J +^
+L^
r6l
L EJ
.r
Yo)
=
ü
-
9590 = c XE Y.ED 9
EeEE E b;r
ol€ at x
EÉc} . É
F!g€ a
En
ro
-i
Í ?ö: ir :
o. 9Ei
g.;!
;i
o; Ü; 9 6 9?
o . gE
6 >ö
.y 5 or o E' )o>
!9 o Y E;
E.s p
E): . B)i . t. i >
s9 a ! o
a L F: uloE
.9P
€i
ۇ o!
s r .g
Bt 9:: 5!.: Vz3 z!
!e+íE
]:
{ É;** i yi,=:": ! =;
i
B ET E : =z= EÍ
o : . '] í 1
9T:'s b
1
.='=
-=
E; E 3\ J!
: ':=^.E ';:
pi=
t
zt
ir"
B, b6
!i,E .o Fb 68
Eí;{'z = ! i -= : Et e i
;ílte.lii,Ji íÍa*ig *: e*= gBE +i; ;i *E=!
t o = + - 3:
-í
r;E
oy c,!
oI - i( Ít
E
'i 8 &'E t E
iÉitiáii!tiÉíli * sE"é *i* É+é ü* ;líi€tiiÉ;;t**tÉii ó ^...
E*3 ;969ó
o ; v: o
g 9.E ÉE q .É -i . E c ls
q í EE; r,
;;
I9-e:
I
oo|€ É:=
eb.
6;
'I
! '!
PPI
o' .i
'
Y
-
ő397=2
! .9P a -h9öaÜ s: Y? >, ? ó. i i{ € ó r, .. ."Eo.ÜF
ÉB
" .4
Y..i.!
E.e E E v' :
ő5 . a E! *P ú! € a-oÉt4. 9ij!. q . Úo
o
-Go
c
É9 E B ; E !.Á" É ): !
ó ö.g
ö. . 9 F = i g
E í,
=6
*4. 3i . e i
v. E :é! , ö':
H, ; >ü 9 9 {5
e E ' ei
; éí*éEÉEÉ EÁ
The programming langaage RAPID
^s$7o
\vT
.p3
nl '(oo
4.lr*
"&
>p2
3:', "e'
Movel p1, v200,210,tooll Movel p2, v100,fine, tooll MoveJ p3, v500,frne,tooll Figure l Positíoningthc robot.
Apart from thesearguments,a positioning iDstructionmay contail optional arguments, e.g. argumeutslBed to specify the positioning time. See the appropriateinstruction in RÁPID Reference Manua] for more details. . Jog the robot to rhe desired destinationposition. . Call up the insauction pick list by choosing IPLI: Motion&Process. The program and specified pick list will then appearin the window (seeFigure 2). Fi]'e
Bdit
Prog':..a
Íllltl
VieY
IPLl.
7Pl;2
WEÍJDP1PE/D!i!I
1( 1) <sEl>
liÍot ioa&Ploc
t-
11 2 3 { 5 6
}ío9el, üoYe\T l{oY€c P.oc€ a 1t Set Reaet
I IDcr 9 l{ore copy
Prate
optEg*
(üodPos)
t Test.
Figure 2 The día|ogbox used m progrant Positioninq i,|st,uctíons'
. Choose the desired instuction by pressing the appropriatenumeric key. The insuuction will be added directly to the program,as illustrated in Figure 3. The argumerrtsar€ set automatically.
9-4
User's Guide
The programming language RAPID
The programming languageRAPID I Programming a Position 1.1 Positioning instructions A positioning instruction contains the following information: - Type ofpath (e.g.liaear,joint motion) - The destinationposition to which the robot is to move - Speed - Zone size (accuracy),i.e- how close the robot must be to the destination position before it caDstaÍtto move towardsthe next position. Iffze is chosen, the robot moves to the position- Current tool (ICP). Tl'rre - L= - J=
I+
speed
of patb liDé!' ifoilt
a pecified zoae
iB aizé
i
tbe
ape e d
apecl'fied
rool (rcP)
őaLa
v7o0:10o!m, /s
i'D the
zoEe
data
z10
= 1oEB
VI
Movel', p1-,v100, 210, tooll
t
po6itioD Deatiíatíoa iD iaetructioa - r= atoaeal j.D lroait.ioD - I'1= Etoreal
data
pl
The speedand zone size refer to diffeÍentdata.which includes the desired speed,zone size in mÍn/s,etc. You can createandnamethis datayourself, but, the most commonly used values are already available. You speciry the tool - its dimensionsand weight - in the tool data (seeChapter 10, Calibration). The TCP ofthe tool is moved to the specified destinationposition when fhe instruction is executed(seeFigure 1).
User's Guide
9-3
Descriptbn
2 Description 2.1 Structure The robotis madeup of two main parrs:a manipulatoranda contro er. Axis 3
Figure I The IkB I4o0 m'znipulaar hasó
axes.
Teach pendant
Mains switch
,,,*" ,
I;":#Í::itrm:,,";,ffÍ:,*?,rol
Operator's panel Disk dive
robots, which means thatoptimal
The contro'ler containsthe electronics requiredto conÍol t'e manipulator, axes and peripheralequipment. externat
koduct Specification IRB l4O0 MgTA.rBaseWareOS 3.0
Basic OPeration
Systent Overview
3.5 Teach Pendant
briefly be.low;seeFigure 6 and Figure The teachpendantis described
A*
-----
. 789 o_^ +
I lr
!L P1
" ED P2 P3
450
i, 1
7.
Enabling device Joystick
EmergencY stop button
Figure ó The teach pendant.
EmergencY stoP
immediately the stateor mo-dethe sYstemis in w-hich of regardless stops The robot to turn to The button remains pressed in and, pi".."a. o buttoo stop emergeÍlcy position' ttiJ b" t"toted to its original MOTORS ON "gu'n' Enabling device (for safe operation) takes the system which' when pressedhalfway in' pendant teach the on button two manuar A oush tlt"to'it t*itched to one of the (if th";;:;;;;;;J" oN ts to MoroRs ot putttedall the way in' the robot t"itu*a i' tnuurffiui"? th" modes)'When
i"ienío tr'erroroRS oFF state'
second,the pressedin halfuay againwithin halfa and released is device lfthe enabling
in halfway pushed then t|rli*;j*'"r.l",ffiy*#ff"3.TiÍ.f",.r.","a -d agaln.
to be moved be activated-rYh€ n lhe robot is The enabling device shoutd only program € x ecuüon. Jn ti. ioystick or during "in*
JoYstick
programmingthe jog (move)the robotmanually;e'g' when to used is joystick The robot'
DisPlaY
to changeprograms'etc' It can programTlnS; during information all Used to display caniócommodate40 characters. accommodatel6 llnes; eachline
User's Guide
4,10
RobottöÉénet'fejlődés karok,szobrok - ókor, Egyiptom:mechanizmusok, - görögök: hidraulikusanműködtetettszobrolqde itt már a szemléltették tudomrányt . Európa: automatak:felhúzottstb babrák,óriák,játékok, disztárgyab zeneeszközök: mechanikusprogramúzenedobozok, játék:prísáorfiúsípotfuj, ujjaivalj átszlk,mechprogrammal (Mindezekneka környezettel nem volt kapcsolatuk') |740: gőzgépregulátoraésvezérműve Szövőszékekstb:1800-tól:Jacquard máig vitatotta mtiködésielv, de 1804:KempelenF. sakkozógépe: valószínűlegemberült benne.A mechanizmusaígyis kiemelkedő alkotrásvolt. 1921:Karol Capekhaszrráljaa robotszót regényében kutyával 1939: New York-i vilagkiállításonj ráró,,robot'', Háboru:robotpilóták, rakéták,önműködő rendszerekés-fegyverek. Terjedneka vezérlés.ésszabályozástechnikaikutatrások is. follatódik a békében eredményei; kapcsolat(ArgonneN. Co) master-slave 1948:teleoperátor, 1949:Shannon,labirintus-megoldó,,egere'' szervoszabá|yozássa|, teleoperátor, 1954:mélytengeri erővisszacsatolassal eszterg4az eLsőnumerikusan l 952:M.I.T.:.sámjegyvezérlésíi vezére|tgép az első programozhatőrobotot 1954:Deval Georgeépíti |962: aGeneralMotorsüzembeá||ítjaazelsőUnimationrobotot. 1976:NASA: Viking elemzia Mars ta|aját.Bejcry róaef ekkor miírvezetőkutató-fejlesztőa Jet.PropulsionLab-ban,aNASA (Mars-ésholdjrárművek). Legutolsóelismerését legfőbbkutatóhelyén egyhetevetteát a BudapestiMűszaki Főiskolan.
'
'
. ..
'
': ':
t8 birkanyiró robot. melyet az Uníversity Az ausztráI of Austra1ia 3.9.7 fo1yamatosan 9 -őLa tsovábbfejJ-eszt Western ísmerE. I,egúj abb típusa a ,s}]ear Mag:ic Robot világszerte ( 4. ábra)
rl
:I
-l
J J
-t
I
4 . á.bra
N r r í rr r4c r\j
lra ryl.'a n
q-
(AIAMP)
manipulácorra röí. Í ? í 1. \rA
aloori..mrrs c. ] Á ro
h oo v i n>u
rA
-izeri
nt
a Án
j V
hr
é. gY-I^,
rÁ
r^---|.': L L
n rrí
<1.
tLqvv!-sYvurr á r r nl < á nl . r : n riÁ lr
cnae i
el ié r ő Á 1zoI
Á.1 i <
és
lábainál kAr|
1 r L!' .9 aLJ a^,
f A .] e i r é hh
hi rkák c ?ó ró i-
rle r
van
h i rl ranr r í !rri\urrJrrv
mÖ d h . l - i r^7^tf rLLs9lrq Lq! vzv
rrv Yj
. hi
=
k o m n]
ex
'] ^.] Á+
|2r|\/á
a.] al,Í r ak.
nnzi
+.i
Án Á']
ci
oná. ]
ó
f nnrr a
m o zo á s v ezé r l ő
a
birka
bőrétő].
M c . Í i eo v ezenr l ő -
mé r e:űek
és
n em
:+ l
karprotézis koacepció - esy teljes ]néE /.7 / szabadságfokú je1ek (EMG) vezérlik. rendszerét is mioelektromos és három vi1lamos molor müködt'eti. l Né9Y hidrau1ikus A belső erőjátékok' nyomatékok, melyek mozgatáskor feI1épnek a kar megbizható rögzítését megiliehezítik. A h elyt aka rékos, k önnyűsú lyú kivit elt sem egyszer ű (4 . ábra) 1megiva1ósítaní.
Armmuskeln ArmPÍothese Handprothese
lr l
lll
4 . ábra
Egyéb reb'abi].it'ációs
eszközök
:
Vakok vezetésére fej1esztették ki tsöbbek K OZ OCT J -v / /-D en .Japánban a MEI.DoG önjáró kocsit, melyet azóta sorozatban r n , ' i r i : n : ' |e
Í{
á|rr:)
5 . ábla
l0
Chapter I
Figure í.4 shakéy:a Íobotdeveloped at stanÍordReseaÍch Institute.lt was the first mobile robot controlledby vrs|on.
Tanipul.at::,Tyr,
compensatefor the positional error or the objectw
t0 l
7 3 4
o leszedókortoÍiö vóz lur tó kor hojtét
okoooly érzét<etőr szómitó9ép komer o I gyÜmólc s c súszd o 9 lossitó csó 10 kormozgotó motor
56
Ba|bota dinamikusstabi|itásbajnoka:ez azl je|enti,hogy az emberhezhasonlTan ál|andóanapÍó mozgásokra van szükségeahhoz,hogy á||vamaradjon'Egyensúlyé |áttáke|,s vezér|ószámitógépe a fém|abdátmindiga szerkezetsúlypontja alá guritja.H kicsitmozdita |abdájánésvisszanyeriegyensú|yát' Balbotszükségeseténbármi|yeniránybatud ha|adni.Fe|ta|álója azonbane|őbb-utóbb el akarja látni robotját,hogy egyszerűbbfeladatokra,példáulszá||itásrahasznáIni csapata már do|gozika bonyo|u|t vezér|óalgoritmusokon, amive|egy karjaitmozgat( egyensú|yban |ehetiartani- adta hirü|a The NeWscientistcíműango|tudományosío|y kiadásában. Kapcso|ódó |etö|tések ,' Videó #1 - a Íobolmeg|ókése z Vjd.e.o#'2: poltrq! po|l.!|'a 'r'nozgás Kapcsolódi
cikkel<
Ti2ezerherci|cbotIrakbaíl (2006]i|íJ:Us 2.') Roboí..i'vi|á9ba]ncksag Bréí]i]ban í20c6]ÚnIr]s 15 l Rcici-?ys:..|ekt'arátság(2ace á|j|ii||n }
file://C:\RoBTÁRGY\SG_hu. Gömbön egyensúlyozó robot.htm
2009.02.t9.
C omponents and Subsystems tr.2-14 -legqedhoppingrobot by MaÍc Raibert 8t
Unlversity.
theories of locomotion is left to Chapter 8. Their Íirstmachine moved in two dimensions on an inclined plane. This machine revealed fundamental problems in tle original theory. They r€-thought the theory, and used the new theory as the basis for control of one; two, and four legged hopping machitrcs. The one-legged hopping machine co lists of a circular body with a cylinddcal leg located under ttr€ ceDterof the body @gure 2.l4). The leg and body,are conn€cted by a gimbal joint that forms a hip. A pair of linear hydraulíc aÖ{uatorscontrol the angtesbetweenthe body and the leg. Sensors and interface elqgtronics are mounted in the body. Pneumatic power, hydraulic power, and control information are carried to the machine
The basecoordinatesystemis basedon therobot: - Theoriginis situatedattheintersectionofaxis i andthebasemountingsurface. - Thery plane rs the sameas thebasemountingsurface. - TIrcx-axis pointsforwards. . They.axis poíntsto the left (fromtheperspectiveofthe robot). - The z-aris pointsupwards.
1.2.2 World coordinate system If the robot is floor-mounted,programmingin the basecoordinatesystemis easy.If, however,the robot is mountedon a sloping shelf, or suspended,programmingin the base coordinatesystemis more difficuit due to the directionsof its axesnot being the same as the principal directions in the working space.In thesecases,it is useful to define a world coordinatesystem.The world coordinatesystemwill be coincidentwith the base coordinatesystemif it is not deflned. Sometimes,severalrobotswork within the sameworking spaceat a plant.A common world coordinatesystemis used in this case to enablethe robotprogramsto coÍnmunrcatewith one another.It can also be an advantageto usethis whenthe positions areto be relatedto a fixed point in the workshop.See the examplein Figure 2.
Bas€ coordiBate syst,emrobot 2
Base coordinate system robot 1
World coordinate system
Figure 2 Two robots (one of which is suspended) with a common world coordinÍ,te EsÍem.
17-4
User's Guide
Jogging
Coords Tool: wobj:
z. Q1 : Q2 : Q3 : Q4 :
Baae O toolo.trobj 0*
atoystick lock: ltolc ÍacréGatal: No o WolLal
BaB6
.{1-g w 12.8 M O. 7 O7 a 0.0000 0.0000 -O -7 0 7 1
*9 xy
Tool
| z
Wobj
Figure 5 Specfu the coordinatesysem in theJogging window.
The robotwill movetheTcP alongthebasecoordinateaxes(seeFigureó).
w-# Figure 6 Linear movenent in the base coord.inate system-
2.2 Jogging the robot in the direction of the tool
.S"tttr"t"r. !
ir
o U
-+
to iog therobotin a straightline.
. Select the field Coord (seeFigure 7). . Press the functionkev Tool.
6-6
User's Guide
Descriptioi 1.5 Robot Motion Type of motion Axis I Rotationmotion Axis 2 Arm motion Axis 3 Arm motion Axis 4 Wristmorion Axis 5 Bend motion Axis 6 Turn motion
Range of movement +180" - -l80p +110P -90u +5Oo - -230" +20Oo - -200pDefaulr +1ó5revolutions- .165revolutionsMax**) +120p - -120" +400P - -4000Default, +163revolutioas- -163revolutionsMax**)
**) Option.The defaultworkins range for axis 4 and axis 6 can be extendeo by changingparametervaluesin the software
Positions aÍw.ist ceÍÉre pos. x z 0 450 1 70 '1092 11 A 2 3 765 99 6 1 J:to 7 218 558 I -670. 352
Afigl€ (degÍe€s)
pos. axis 2 axis 3 U 0 1 0 -90 2 0 +S 3 1 1 0 -90 6 -90 +50 7 1 1 0 -230 8 -90 -90
Figure 8 The extremepositions of thc rubot arn.t.
ProductSoecificationIRB 140M2000
l3
Rightarm Elbowdown
-r '!
m trl o
;=-
Chapter 2 " 8í
DIMENSIONS 24.8" MTl.A
(250ra.t
MT1.B
65ln, (1654hh)
(1 l OOn h l
(5OOk9.l
-r3.8-(350mm)
TI
rl
I
26.4{670mÍn)
J_
I
I
30.9" (785mm)
Hob!]t MÍl.A TuBN.ovER shownrvlthHob.rt llotom.n L.í0w Manipu|.taí(d.la sh.€ t s53J}.
dcsirable prop€rty for arms uscd in asscmbly: complience, the flcxing of an arm to accornmodatc the small cTrorsin position that occur when one object is brought into contact with anothcr. Most assemblyoperations involve building up the assemblyby placing paÍtson top of a partially complete assembly.A scARÁ arm has two revolutejoints in the horizontal plane, allowing it to reach any point within a horizontal planar workspace defined by two concentric circles.At the cnd of the arm Ísa vertical link which can tÍanslatein the verticaldirection,allowing partsto be raisedfrom a tray and
_1
É|ggía2.27 woíksp€ce specifications íoí the Hobaít Motoínan aÍc. we|d.ngÍobot and lum.oveí woík Do9iöoneÍ.
Píismalicjoinl
Flg|',.a 226
wo*spaceoÍa scARA
robot is a thick íht cy|inder.
KoRSZERÚ RoBoT BELSŐ FELADATMEGoSZTÁSA, ALREDSZEREI
Mechanikai alrendszer
E|járás alrendszer
Karrendszer Karelemek,kézcsukló Ízületek Aktuátolok, fékek Hajtóművek,áttételek Rudazatok,szíjak Jármti.rész
Kömyezet, ember,tizem Végrehaj tandó feladat Mlásrobotok
Elektrotechnikai alrendszer
Szenzoralrendszer Belsők:
Külsők:
Pozíció '-!..' sebesseg Nyomaték Erő
LátÍs,lézer bnntes Hang Kémiai
Motorok' üípegységek sziL'nítógépek' interfészek Kommunikációs vonalak Szenzorok,védelmek
Vezérlésa|rendszer Mechanikai modellek
Tervezésalrendszer Vilagmodell Feladatmodell éstervezés
Eljarásmodellek
Trajektória (út-idő)tervezés
Koordinátatrarrszformáció
,i
Szabályozási körök
r ,,
ESaeres,szenzoneloolg. Megfogástervezés Ütközéselkerülés
KoordÍnátarendszerek A robotkarmozgása4 klf koordinátarendszerben, illetve jellemzőkkel,ún.koordinátákkal mérhető fogalmazhatómeg, írhatóle: (amely - világkoordináta.rendszer: a robottalppontjához általábana talpramerőleges,első forgástengely alsó pontja) képestírjale a robotkarelemeinek,valaminta megfogónaka pozíciój{t,mozgását,de a környezet fontospontjainakhelyét is, ígya kerülendőakadályokat, egy esetleges másik robot pontjait,a munkadarab, térbelielérhetőségi melyetvisz, néhányfontosabbpontjátstb. . tárgykoordinátarendszer, a robotmegfogó ésa robot (Too1CenterPoint)csatlakozásipontjairaillesztve: végpont pontjánakhelyét,amelyeta megadjaaÍárgylegfontosabb a mozgástervezéskor robotprogram figyelembevesz. Mai robotoke koord.r.irányai(x,y,z)szerintis képesek a robotot(joystick-parancsra) mozgatni(meglehetősen sok gépiszámításe|végzése árán),megkönnyítvea programozás, betanítás megközelítési-beállítási munkáit. - csuk|ó. ( uugymás szóhaszná|attal: ) ízületikoordináták: az egyesforgó vagy eltolási ízületekelfordulásaivagy eltolódásaifok-banvagy mm-ben.Ezen adatokírjákle a karrendszerelemeinekegymáshozviszonyítot t helyzetét,és ezekből számítjaa központi processzora koordinátaTartományaszoftveresen, transzformációkat. végül rugalmasütközőkkel is végálláskapcsolókkal, határolt.
Tárgy éspont leírásaa térben A robotikaatárgy(pont)leírásáraa térbena koordinátarendszerek közti kapcsolatleírását a R, referencia(világ-,stb.) választotta: koordinátarendszerben lévőtárgyraalkalmasanilleszt egy N (,,íj") koordinátarendszert, ésa kétkoo.r.közti távolságésirány megadásával definiáIjaatárgyata R képest. koo.r.-hez Igy u tátgyhelyzetdefiniálásaa kétkoo.r. kapcsol atának definiáLásár a illetve számításár a csökken. Az ábránazN (új)koo.r.helyétr vektor határozzameg. Mindaddigegyvelúorelegendőa leírásra,amígcsak térbelieltolásrólvan sző, azazR ésN tengelyei párhuzamos ak maradnak. Elforgatást is tartalmaző leításná.J - 1.vektor( 1) leírjaaz e|toláshosszátésirányát, - 3 továbbivektoraz elforgatásmértékét adjameg R és N koo.r.-ekx, Y, észtengelyeiközött. Mindezek(háromdimenziós) transzformációs lépésekkel számíthatók. A 3D transzformációs matrix (trf mx) származtatása 2D trformálásimódszerek koordinátáihatározzák Ap ponthelyét meg:p(x,y).
Meghatározhatóa forgatást(rotációt)tarta|maző2x2-es trf mx, hap koordinátáit,x ésy-t tarta|mazóáta|akítást végzünk_ az addícióstételekkel: Xr=lcoso,costp-l sino,sintp '-v--J
Xr=x CoS?-'y smq;
Yr=lsina,cosq+I cososinrp a__-r---J
v
x
Yr=xStttQ+y cos(p. A kiemeltenjelölt ftiggvényeketegyütthatóként használva felírhatjuka matrix-szorzást:
*l
xrl lcosp -srn(p yr1=lsing cose Y t ,
ahol
cos(p-sm(p 2 D rotációs trf mx, sincp cose forgatásraérvényes (az ábraszerintijelölésekkelértelmezve).
Tárgy éspont leírásaa térben A robotikaatárgy (pont)Ieírásáraa térbena koordinátarendszerek közti kapcsolatleírását vá|asztotta: a R, referencia.(világ-, stb.) koordinátarendszerben lévőtárgyraalkalmasanilleszt egyN ( ,,új'') koordinátarendszert, ésa kétkoo.r.kozti távolságésirány megadásávaldefiniáljaa tárgyata R koo.r.-hez képest. IEy a tárgyhe|yzetdefiniálásaa kétkoo.r. kapcsolatánakdefini álására ill etve számítására csö kken. Az ábránaz N (új)koo.r.helyétr vektor határozzameg. Mindaddigegy veldorelegendőa leírásra,amígcsak térbelÍ eltolásról vansző, azazRés N tengelyei p árhuzamo sak maradnak. Elforgatást is tartalmaző leírásnái . 1 vektor( $ leírjaaz eltoláshosszátéskányát, - 3 továbbivektoraz e|forgatásmértékét adjameg R és N koo.r.-ekx, y, ész tengelyeiközött. Mindezek(háromdimenziós) transzformációs lépésekkel számíthatók. A 3D transzformációs matrix (trf mx) származtatása 2D trformálásimódszerek Ap ponthelyétkoordinátáihatározzák meg:p(x, y).
p -
helyénekv á|toztatása történhet arányostávolságnagyítással, elforgatással, eltolással.
p(*, y), -----Pt(xt, y,)T . A v áltozástranszformációja:
x4 la cllxl cl la yi = |b d l Iv | , a h o lI dle b gy á lt a lá n o s 2x 2-e s trf-smx, ésp értékeit ezzel szorowa Pretkapjuk:
*tl ax+cyI
Y r l = bx+dyl. Itt a konstansoka vá|tozőműveleteklefuására használhatók. Ha a=d=1,ésc=b=0,a trf. mx egységmatrix, nem hoz változást. Ha b=c=O,1tat0, nagyítás(léptékváltozás) x irányban:
Ha b=c=O, 1tdt0, nagyítás y irányban: Ha b=c=O, 1tat0, és1{d*0nagyításx ésy írányban: Elforgatási a p pontottatta|maző síkidomelforgatása aZ X-ysíkorigójakörül, ígya ponta p1 helyrekórül: x1=lcos(o+
