Robot Stäubli RX90

Robot Stäubli RX90
Robot Stäubli RX90
Robot Stäubli RX90 je antropomorfne konfiguracije s šestimi prostostnimi stopnjami. Uporabljen kot:
• industrijski robot s pozicijskim vodenjem,
• v laboratoriju je uporabljen kot haptični robot, ki je lahko voden po sili (nameščen senzor sile).
Tabela 1: Lastnosti robota Stäubli RX90
Model robota
RX90
Največja obremenitev
6 kg / 11 kg
Število prostostnih stopenj 6
Doseg zapestja
985 mm
Ponovljivost
±0.02 mm
Slika 1: Robot Stäubli RX90
1

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija pozicije (smer X)
1) Določimo napako (e x ) med referenčno (x r ) in dejansko pozicijo (x) vrha robota:
e x
= x r
− x
2) Izračunamo hitrost (v x ) potrebna za zmanjšanje napake (e x ) množena z ustreznim
ojačenjem (K p ):
vx
= K p
⋅e x
2

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija pozicije (napaka pozitivna)
e x
=
x r
−
x
e x > 0 → v x > 0
motor se začne vrteti navzgor in
napaka se zmanjša
v x
v
x
=
K
p
⋅e
x
3

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija pozicije (napaka negativna)
e x
=
x r
−
x
e x < 0 → v x < 0
motor se začne vrteti navzdol
in napaka se zmanjša
v x
v
x
=
K
p
⋅e
x
4

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija pozicije (ni napake)
e x
e x
= x − x
r
= 0
e x = 0 → v x = 0
motor miruje saj ni potrebe
po premiku
v x
v
x
= K ⋅e
p x
= 0
5

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija pozicije
6

Robot Stäubli RX90
Senzor sil in navorov JR3 85M35A-I40
Slika 3: Senzor sil in navorov nameščen na vrh robota Stäubli
Veličina Razpon Resolucija
Sila X, Y (Fx, Fy) 200 N 0.05 N
Sila Z (Fz) 400 N 0.1 N
Navor X, Y, Z (Mx, My, Mz) 12 Nm 0.003 Nm
7

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija sile (smer Z)
1) Določimo napako (e F ) med referenčno (Fz r ) in dejansko silo (Fz):
e
F
= Fzr
− Fz
2) Izračunamo napetost (u z ) potrebna za zmanjšanje napake (e F ) množena z
ustreznim ojačenjem (K f ):
u
z
= K
f
⋅e F
8

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija sile – ni kontakta z okoljem
u z
eF
eF
eF ... napaka sile (eF = 1 N)
Fz r ... referenčna oz. željena sila
(Fz r = 1 N)
Fz ... trenutna merjena sila oz. sila
kontakta (Fz = 0 N)
u
z
=
=
K
Fz
f
r
−
⋅eF
Fz
eF ... napaka sile
K f ... ojačanje napake in preračun v
napetost
u z ... napetost na motorju
eF > 0 → u z > 0 ⇒ motor se začne vrteti navzgor
9

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija sile – pride do kontakta z okoljem
eF
eF = Fzr − Fz
eF ... napaka sile (eF = 0.9999 N)
Fz r ... referenčna oz. željena sila
(Fz r = 1 N)
Fz ... trenutna merjena sila oz. sila
kontakta (Fz = 0 N)
u z
u
= K
⋅eF
z f
eF ... napaka sile
K f ... ojačanje napake in preračun
v napetost
u z ... napetost na motorju
eF > 0 → u z > 0 ⇒ pride do kontakta z okoljem – motor se
vrti še vedno navzgor
10

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija sile – pritisk v okolje
eF
eF Fz − r
Fz
eF ... napaka sile (eF = 0.5 N)
Fz r ... referenčna oz. željena sila (Fz r =
1 N)
Fz ... trenutna merjena sila oz. sila
kontakta (Fz = 0.5 N)
=
eF
u z
=
K f
⋅
eF ... napaka sile
K f ... ojačanje napake in preračun v
napetost
u z ... napetost na motorju
u z
eF > 0 → u z > 0 ⇒ pritisk v okolje – motor se
vrti še vedno
11

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija sile – izenačenje sil
eF
eF Fz − r
Fz
eF ... napaka sile (eF = 0 N)
Fz r ... referenčna oz. željena sila (Fz r
= 1 N)
Fz ... trenutna merjena sila oz. sila
kontakta (Fz = 1 N)
= eF
u z
u
z
=
K
eF ... napaka sile
K f ... ojačanje napake in preračun v
napetost
u z ... napetost na motorju
eF = 0 → u z = 0 ⇒ sila kontakta je enaka
referenčni sili, zato se motor ustavi
f
⋅
12

Robot Stäubli RX90
Vodenje robota – regulacija sile – izenačenje sil
13

Robot Stäubli RX90
Navodila za izvedbo vaje
1) Uporabniški vmesnik na levem zaslonu bi moral izgledati podobno kot na sliki 4, na desnem zaslonu pa je prikazana
vizualizacija in okno MATLAB-a (slika 5).
Okno programa
AdeptWindows PC
Grafični uporabniški
vmesnik StaubliGUI
Zaganjanje in
ustavljanje krmilnika
Izbira načina
vodenja
Statusno okno
Slika 4: Okna na levem namizju: AdeptWindows PC in StaubliGUI
14

Robot Stäubli RX90
Slika 5: Okna na desnem namizju: vizualizacija in MATLB okno
15

Robot Stäubli RX90
2) V MATLAB-u se premaknete v vaš delovni direktorij z ukazom cd e:\vaje\rips\staublixpc, ki ga zapišete v ukazno
vrstico MATLAB-a.
3) Z ukazom uiopen('staubli_rips_fc.mdl',1) odprete vašo shemo, ki je prikazana na sliki 6. Z dvojnim klikom na rdeč blok
rtForceControl se vam odpre urejevalnik programske kode Embedded MATLAB Editor.
Slika 6: Shema načina vodenja Force control.
16

Robot Stäubli RX90
4) S tem ste odprli pripravljeno predlogo za pisanje programa (Slika 7). Urejevalnik Embedded MATLAB Editor boste
uporabljali samo za pisanje programa in ne za prevajanje ter njegovo poganjanje.
Slika 7: Odprta predloga v programskem urejevalniku Embedded MATLAB Editor
17

Robot Stäubli RX90
5) Vaša naloga je, da napišete tri neodvisne programe:
a) Program za regulacijo položaja vrha robota. Vrh robota naj kroži po krožnici z radijem 0.05 m (enote so metri) v
ravnini YZ (X = X0), s frekvenco 1 Hz.
Enačbe kroženja v sferičnih (krogelnih) koordinatah:
x
y
ω =
2⋅π
⋅ν
b) Program za regulacijo sile v vseh treh smereh (X,Y,Z) globalnega koordinatnega sistema, kjer človek z roko
vodi robot po prostoru. V tem primeru je potrebno upoštevati I. Newtonov zakon, saj mora biti v tem primeru
referenčna sila enaka 0.
c) Program za regulacijo sile v smeri X globalnega koordinatnega sistema in regulacijo položaja v ravnini YZ. Tu
naj robot s silo kontakta 1 N v smeri osi X riše krog po tabli.
6) Ko končate z urejanjem vašo shemo prevedete z ukazom slbuild('staubli_rips') .
=
=
r ⋅cos(
ω ⋅t)
r ⋅sin(
ω ⋅t)
18

Robot Stäubli RX90
7) Uporabniški vmesnik StaubliGUI zaženete z ukazom initall. Na sliki 8 je prikazan uporabniški vmesnik StaubliGUI je
prikazan na sliki 7. Napisane programe lahko testiramo na dva načina:
• s simulacijo robota Staubli,
• z robotom Staubli.
Slika 8: Grafični uporabniški vmesnik StaubliGUI
19

Robot Stäubli RX90
Simulacija robota Staubli. Če želite poganjati simulacijo robota Staubli odprite z ukazom uiopen('Staubli_rt_vis',1)
vizualizacijo robota Staubli. V uporabniškem vmesniku v polju Main Control pustite obkljukano možnost Simulation.
Najprej zaženete krmilnik z klikom na gumb Start Staubli, ki se nahaja v polju Main Control. V polju User Control
izberete možnost Force Control. S klikom Start Control zaženete vaše vodenje, z gumbom Hold Robot pa vodenje
ustavite.
Poganjanje na robotu Staubli. Vizualizacije vam ni potrebno zaganjati. V uporabniškem vmesniku v polju Main
Control izključite možnost Simulation. Zaženete krmilnik z klikom na gumb Start Staubli, ki se nahaja v polju Main
Control. V oknu programa AdeptWindows PC pritisniti tipko e in pritisniti zelen utripajoč gumb na
kontrolni plošči robota (prikazana je na sliki 2). V polju User Control izberete možnost Force Control. S klikom
Start Control zaženete vaše vodenje, z gumbom Hold Robot pa vodenje ustavite.
Nadzorna plošča robota Stäubli
Tipka, ki gori zeleno, ko je robot
pripravljen za gibanje.
Ko tipka utripa zeleno, jo je
potrebno pritisniti.
Tipka zasilnega
ustavljanja robota
Slika 2: Nadzorna plošča robota Stäubli
20