#06 Pohyby robota

Pohyby priemyselného robota

Po zadefinovaní súradnicových systémov a spôsobov určenia a popísania polohy je potrebné popísať aj samotný spôsob pohybu priemyselného robota, teda akým spôsobom robot požadovanú polohu dosiahne. Tieto pohyby sú popísané pomocou inštrukcií v programe robota. Hlavnou úlohou týchto inštrukcií je poskytnúť informácie potrebné pre vykonanie pohybu ako napríklad:

Cieľový bod pohybu definovaný polohou TCP bodu, orientáciou nástroja, konfiguráciou robota a polohou jednotlivých osí.
Interpolačná metóda využitá pre dosiahnutie požadovaného cieľového bodu.
Rýchlosť robota počas pohybu.
Súradnicové systémy využité pre popísanie daného pohybu.

Alternatívou definovania rýchlosti pohybu je naprogramovanie času trvania výsledného pohybu. Presná poloha TCP bodu je vypočítaná softvérom robota na základe dát získaných zo senzorov polohy kĺbov robota. Tieto dáta popisujú polohu jednotlivých kĺbov v súradnicovom systéme. Pomocou výpočtov a riešenia priamej úlohy kinematiky je nájdená presná poloha TCP bodu v súradnicovom systéme BCS. Následne je skutočná poloha TCP bodu porovnaná s naprogramovanou referenčnou polohou. Po výpočte referenčných pozícií všetkých kĺbov je naplánovaná dráha pohybu realizovaná pomocou inverznej úlohy kinematiky. Na dosiahnutie týchto pozícií slúžia servo pohony jednotlivých kĺbov.

Pomocou akých metód môžu byť pohyby realizované?

Existuje niekoľko druhov naprogramovaných pohybov robota:

Kĺbový pohyb (Kĺbová interpolácia): Je definovaný ako nezávislý pohyb kĺbov do určenej pozície. Dosiahnutie pozície každého kĺbu prebehne v rovnaký čas.
Lineárny pohyb (Lineárna interpolácia): TCP bod sa pohybuje po priamke.
Kruhový pohyb (Kruhová interpolácia): TCP bod sa pohybuje po kružnici.

Kĺbová interpolácia

Využíva sa hlavne na rýchle presunutie nástroja alebo manipulátora z jednej polohy do druhej, pokiaľ presnosť dráhy pohybu nie je veľmi dôležitá. Táto metóda interpolácie taktiež umožňuje jednotlivým osiam presunúť sa do akejkoľvek polohy v rámci pracovného priestoru. Rýchlosť pohybu je konštantná. Rýchlosť TCP bodu je vyjadrená v mm/s. Rýchlosť osi ktorá sa pohybuje najrýchlejšie voči svojej maximálnej možnej rýchlosti je vopred určená. Rýchlosti ostatných osí sú dopočítané tak, aby všetky osi dosiahli koncový bod naraz. Zrýchlenie je aicky optimalizované, pre maximálne využtie výkonnosti robota.

Lineárna interpolácia

Počas lineárnej interpolácie je dráhou TCP bodu priamka medzi začiatočným a koncovým bodom. Aby bolo možné dosiahnuť tento tvar dráhy, jednotlivé osi robota musia opisovať nelineárnu dráhu v pracovnom priestore. Platí, že vysoká nelinearita pohybov vyžaduje viac zrýchlení a spomalení aby výsledná dráha TCP bodu mala požadovaný tvar. Orientácia nástroja a TCP bodu sa pri tomto type pohybu nemení, pokiaľ zmena nebola naprogramovaná.

Kruhová interpolácia

Pri tomto spôsobe pohybu má dráha nástroja a TCP bodu tvar kružnice. Kružnica je definovaná tromi naprogramovanými bodmi:

1. bod - Počiatocný bod kružnice.
2. bod - Podporný bod kružnice, určuje zakrivenie.
3. bod - Konečný bod kružnice

Je dôležité rovnomerné rozmiestnenie týchto bodov, aby bol pohyb čo najpresnejší.

Jogging

Jogging je špeciálny typ pohybu robota. Ide o manuálne ovládaný pohyb a je špecifický nízkou rýchlosťou pohybu. Ovládať pohyb robota manuálne je možné viacerými spôsobmi:

Ovládanie každej osi samostatne.
Lineárne pohyby, kde sa TCP bod pohybuje lineárne v príslušnom súradnicovom systéme.
Pohyby okolo centra nástroja.

V prípade prírastkového pohybu je možné zvoliť veľkosť jedného kroku pri pohybe. Tento druh pohybu umožňuje veľmi presné polohovanie TCP bodu, nakoľko sa pri manuálnom ovládaní efektor robota pohybuje veľmi pomaly pri zvolení malej veľkosti kroku a všetky informácie o polohe sa zobrazujú na Pendante.

Singularity

Pri plánovaní dráhy robota môže nastať situácia, kedy existuje nekonečne veľa možností, ako dosiahnuť požadovanú polohu a orientáciu TCP bodu. Tieto pozície sa nazývajú body singularity a predstavujú problém pri pri výpočte dráh jednotlivých osí robota. Bežným prípadom sú singularity ramena a singularity zápästia. Pri singularitách ramena ide o prípad, kedy sa nachádza centrum zápästia robota (priesečník osí 4,5 a 6) presne nad osou 1. Pri singularitách zápästia, ležia osi 4 a 6 na tej istej priamke, teda os 5 má nulový uhol.

Detekcia kolízií

Detekcia kolízií je bezpečnostný prvok, slúžiaci na prípadné zníženie škôd v prípade zistenia kolízie pohybujúceho sa robota s iným objektom. V prípade že dôjde k zisteniu kolízie, dôjde k zastaveniu robota. Robot sa následne vráti po predošlej dráhe o malú vzdialenosť, aby boli eliminované všetky zvyškové sily ktoré vznikli pri kolízií a znovu zastaví.