Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut AAR0030 Sessejuhatus Robotitehnikasse Kodutöö Tööstusroboti Kinemaatika ja Juhtimine Mitsubishi RV-3S Koostanud: Sergei Astapov 0987 Juhendaja: Tõnu Lehtla Tallinn 00
Sisukord. Roboti RV-3S Kirjeldus...3.. Manipulaatori kirjeldus...3.. Roboti Juhtmoodul ja Juhtpult...6.3. Roboti Tarkvara...8.4. Roboti Kasutusotstarve ja Kasutusega Seotud Tööriistad...9. Kinemaatika Otsene Ülesanne..... Roboti Kinemaatikaskeem..... Kinemaatika Otsese Ülesande Lahendamine... 3. Kinemaatika Pöördülesanne...5 3.. Ülesanne Püstitus...5 3.. Pöördülesande Lahendamine...6 4. Roboti Manipulaatori Sirgjoonelise Liikumise Planeerimine...7 4.. Ülesanne Püstitus ja Algandmed...7 4.. Liikumise Planeerimine...7 4.3. Diagrammide Saamine...9 5. Roboti Kahetasandiline Hierarhiline Juhtimine...0 6. Manipulaatori Esimese Astme Mootori Vajalikku Võimsuse Hindamine...3 6.. Püstitus ja Algandmed...3 6.. Võimsuse Hindamine...4 7. Kokkuvõte...4
. Roboti Mitsubishi RV-3S Kirjeldus.. Manipulaatori Kirjeldus RV-3S roboti 6 liikvusastmete manipulaator on esitatud Joonisel. Tegelikult RV-3S ja RV-3SB näevad välja samasuguselt ja omavad samasugusi tehnilisi parameetreid. Ainus vahe on see, et RV-3SB J4 ja J6 liigendid on varustatud piduritega. Sel põhjusel manipulaatori tehniliste omaduste loetelus on esitatud RV-3SB parameetrid (Tabel ). Joonis. RV-3S välimus koos teljede spetifitseerimisega. Tabelis on esitatud manipulaatorite RV-3SB (mis meid huvitab), RV-3SBC (C tähendab et töökeskkond peab olema küllalt puhas) ja RV-3SJB, RV-3SJBC. Viimased kaks on 5 liikvusastmetega ja teiste välimusega ja tehniliste parameetritega. Sellest tabelist võiks öelda, et manipulaator on suhteliselt väike ja kerge, väga kõrge täpsusega ja on võimalik töötada ebasooduses reostatud keskkonnas. Lülide nurkkiirused ja resulteeritav kiirus on kõrge. Selliselt RV-3S on võimalik teha kiired ja täpsed liigutused. Kuid robot on võimalik opereerida kergete objektidega maksimaalne koormus on 3.5 kg. Need ja teised märkused on tehtud et teha järeldusi roboti kasutusotstarve kohta peatükki lõpus. 3
Tabel. RV-3S tehniliste omaduste loetelu. Roboti tööruum on esitatud Joonisel. Sellest joonisest on nähtav, et roboti tööruum on suhteliselt kitsas. See tähendab et robot on mõeldud lokaliseeritud tööülesannete jaoks või teiste robotitega tiheda koostöö jaoks. Roboti servoajamite diagramm on esitatud Joonisel 4 (vt Peatükk 5). Iga lüli on juhitatud oma servomootoriga otseselt või läbi hammasrihmülekande. 4
Joonis. RV-3S tööruum. 5
.. Roboti Juhtmoodul ja Juhtpult Roboti RV-3S standardseks juhtmooduliks on CRB-57 (Joonis 3). See moodul on juhtajami põhiline komponent, mis võimaldab sisselaaditud programmi täitmist. Kogu jaama ehitus selles töös ei vaatle. Joonis 3. CRB-57 jujtmoodul koos nupude selgitustega. Juhtmooduli paameetrid on esitatud Tabelis. Parameetritest on näha et tegemist on tavapärase juhtkontrolleriga, varustatud RISC processoriga ja standardsete liidestega andmevahetuseks nagu RS-4. Töökeskkonnaks on puhas ja kuiv ruum, mis tähendab et manipulaator, mida on võimalik kasutada reostatud keskkonnas, peaks olema juhtmoodulist isoleeritud. Juhtpult on esitatud Joonisel 4. 6
Tabel. CRB-57 jujtmooduli parameetrid. Joonis 4. Juhtpult. 7
.3. Roboti Tarkvara Roboti juhtimiseks kasutatakse MELFA-BASIC 4 või MOVEMASTER COMMAND programmeerimiskeelt, mis on nähtav Tabelist. Tabelis 3 on esitatud mõned positsioonide ja liigutuste käsud MELFA-BASIC 4 keelest. Tabel 3. Mõned käsud MELFA-BASIC 4 keelest. Nendesuguseid käskusid on võimalik kirjutada juhtpuldist, või programmeerimiskeskkonnast nagu Cosimir või CIROS. Need programmeerimiskeskkonnad võimaldavad ka virtuaalse roboti mudeli peal programmi katsetada enne realse seadme soetamist. 8
.4. Roboti Kasutusotstarve ja Kasutusega Seotud Tööriistad RV-3S seeria robotitel on uus ja täiustatud disain erinevate automaatikalahenduste täideviimiseks. Robotite IP65 kaitseaste lubab neid kasutada mitte ainult masina juures, vaid suisa nende sees, see tähendab et selliseid roboteid saab kasutada lõikepinkides, kus on palju lahtist lõikevedelikku (roboti niiskusele vastandlikkuse näide Joonisel 5). Roboti kitse tööruum lubab kasutada neid masinate sees ohutult ja võimaldab tugevat robotite koostööd. Ohutuse tagamiseks on kogu juhtmestik ja suruõhuvoolikute süsteem viidud roboti sissemusse. Nagu oli öeldud, kõrge töökiirus (5.3 m/s) ja tagatud täpsus 0.0 mm, muudavad roboti ja tehnoloogilise protsessi kiiremaks, samal ajal kaotamata täpsuses. Robot võib olla varastatud 7 liikvusastega kasutades liikumisrada, nagu Rixan RD00805. Joonis 4. RV-3S niiskusele vastandlikkuse näide. Roboti madala lubatava massi last ei võimalda seda kanda raskeid objekti. Tüüpilised ülesanded robotitele on mõõtmiste tegemine, kvaliteedi kontroll, puhastamine, toodete kokkupanek, silendamis- puurimis- ja treimistööd ja teised tööd, mis nõuavad kõrget täpsust. Erinevate tööriistade näidised on esitatud Joonistel 5-8. Joonis 5. Laaser vibromeeter (vasakul), tempetaturi ja vibratsiooni andur (paremal). 9
Joonis 6. Erinevad puhastamis- ja silendamistööriistad. Joonis 7. Puurimistööriistad. Joonis 8. Erinevad haaratsid. 0
Joonisel 9 on esitatud kvaliteedi kontrolli jaam, mis rakendab RV-3S roboti (vt Joonis ), tema juhtimiskontrolleri (vt Joonis 3), mis on pantud kaitsmiskastisse ja mingisuguse SCADA süsteemi. Siin on hästi nähtav, et kogu roboti ajam ei hõiva palju ruumi, ja et robot on võimas selles kitsas tööruumis töötada. Manipulaatori tööristina on mingisugune mõõtmisinstrument. Joonis 9. RV-3S rakendus kvaliteedi kontrolli jaamas.. Kinemaatika Otsene Ülesanne.. Roboti Kinemaatikaskeem Et lahendada roboti kinemaatika otsese ülesande, kinemaatikaskeem peaks esiteks olema valitud. Et tagada Joonisel esitatud roboti spetsifikatsiooni järgi defineeritud pöörlemiste suunad, järgmine kinemaatikaskeem on valitud (Joonis 0). Baaskordinaadistik on valitud manipulaatori aluse allosas, et arvestused oleksid põranda suhtes. Niimodi ohutus on paremalt tagatud. Kuna kinemaatikaülesande nõue on kasutada vähemalt 4 esimest ahelat, J4 ja J5 ei kasuta (vt Joonis ).
x 3 y 3 z x z 0 h 0 mm h 30 mm b 95 mm l 45 mm h4 35 mm b 355 mm a 4 z 4 y 4 x 4 z 3 y z x y x 0 y 0 a 3 a a Joonis 0. RV-3S roboti kinemaatikaskeem. x 0 y 0 b nihet kordinaadistikust kordinadistiku moodustavad nihed b ja h l nihet kordinaadistikust 3 kordinadistiku 4 moodustavad nihed b ja h 4.. Kinemaatika Otsese Ülesande Lahendamine Otsese ülesande lahendamiseks võtan manipulaatori pöördenurgad järgmiselt: a 40 a -0 a 3 50 a 4 50 Nende pöördenurkade ja roboti mõõtmetega Peatükkist.. hakkan arvutama teisendusmaatriksid. Arvutused toimuvad arvutuskeskkonnas Maple 3.0. Teisendusmaatriks 0 T : Teisendusmaatriksi koostamisel arvestan järgnevate tingimustega: Teljestik on nihutatud teljestiku 0 suhtes h võrra z-teljel. Teljestik on pööratud teljestiku 0 suhtes ümber z-telje nurga a võrra. z 4 y 4 x 4 h 4 l b x y z x 3 y 3 z 3 l h z 0 z x y h b b
Seega teisendusmaatriks on Teisendusmaatriks T : Teisendusmaatriksi koostamisel arvestan järgnevate tingimustega: Teljestik on nihutatud teljestiku suhtes b võrra x-teljel ja h võrra z-teljel. Teljestik on pööratud teljestiku suhtes ümber x-telje -90 kraadi võrra, seejärel ümber z-telje -90 kraadi võrra ning z-telje nurga a võrra. Seega teisendusmaatriksi sisalduv rotatsioonimaatriks on Seega teisendusmaatriks on Teisendusmaatriks 3 T : Teisendusmaatriksi koostamisel arvestan järgnevate tingimustega: Teljestik 3 on nihutatud teljestiku suhtes l võrra x-teljel. Teljestik 3 on pööratud teljestiku suhtes ümber z-telje nurga a 3 võrra. Seega teisendusmaatriks on Teisendusmaatriks 3 4 T : Teisendusmaatriksi koostamisel arvestan järgnevate tingimustega: Teljestik 4 on nihutatud teljestiku 3 suhtes h4 võrra x-teljel ja b võrra y-teljel. Teljestik 4 on pööratud teljestiku 3 suhtes ümber x-telje -90 kraadi võrra, seejärel z-telje -90 kraadi võrra ning z-telje nurga a 4 võrra. Seega teisendusmaatriksi sisalduv rotatsioonimaatriks on 3
Seega teisendusmaatriks on Üldistatud teisendusmaatriks T 0 4 : Tulemusena on maatriks, mis on liiga suur et olla esitatud tervena. Selle pärast see on esutatud veerude kaupa. T04 esimene veerg: T04 teine veerg: T04 kolmas veerg: T04 neljas veerg: Nüüd sisestades roboti mõõtmeid ja valitud pöördenurgasid 4
Saame teisendusmaatriksi numbrelisel kujul: Punkti projektsioon null-kordinaadistiku on selliselt leitud x T04[,4] 95.80 mm, y T04[,4] 48. mm, z T04[3,4] 59.6 mm Seega vastuseks on vektor [95.80; 48.; 59.6] mm. Et veenduda vastuse õiguses, arvutame saadud teisendusmatriksi teiste nurkade korral. a 0 a 0 a3 0 a4 0 korral: E D a 30 a 0 a3 0 a4 0 korral: a 0 a 0 a3 30 a4 0 korral: N ÄI a 0 a 30 a3 0 a4 0 korral: a 0 a 0 a3 30 a4 50 korral: Vastused paistvad välja loogilisteks: null punkti projektsioon vastab roboti mõõtmetele, J liikumine ei muuda z-telje projektsiooni, J ja J3 liikumine ei muuda y-telje projektsiooni, J6 pööramine ei muuda mitte ühtegi telje projektsiooni (sest punkt asub ümmarguse tööriista liidese keskpunktis). 3. Kinemaatika Pöördülesanne 3.. Ülesanne Püstitus Ülesandeks on leida manipulaatori pöördenurgad tööriista asendi järgi. Kuna on selgitatud, et J6 pöördenurk ei mõjuta telgede projektsioonile (vt Peatükk..), tuleb leida a, a ja a3 nurgad. Pöördülesande lahendeid võib olla mitu, et saada ühe vastuse, tuleb määrata manipulaatori poos. Tööriista kordinaatideks null-kordinaadistiku projektsioonina võtan Peatükkis leitud kordinaadid x 95.80 mm, y 48. mm, z 59.6 mm. 5
3.. Pöördülesande Lahendamine Ülesande lahendamise meetodiks võtan geomeetrilise meetodi, kuna selles püstituses ülesanne saaks lahendada kolmnurkade lahendamisega. Manipulaatori poos ja resulteeruvate kolmnurkade parameetrid on esitatud Joonisel. x 0 x e Nurga a leidmine: ye a arctan arctan x e Joonis. Manipulaatori poos ja resulteeruvad kolmnurgad. 48. 95.8 40.0 Nurga a leidmine: Nurk a on leitav järgmisel viisil: a 90 Et leida α ja β esiteks leiame d: d ( x' b e h kus x' d x e ) ( z h ) y e 95.80 48. 386.49[ mm] ( x' b ) ( ze h h ) (386.49 95) (59.6 0 30) 336.955[ mm] Nurga α leiame koosinusteoreemi järgi: l l d l d cos( ) arccos l d l d Kus l on: l h4 b 35 355 379.803[ mm] arccos z 0 J 3 J 6 J J a l d l d x l z e arccos y e 45 y 0 l J 3 J a 3 z 0 h J h b 336.955 379.803 45 336.955 l γ l -a α 79.8 b h 4 d β δ x 3 x z e J 6 6
arcsin z e h d h arcsin 59.6 0 336.955 30 30.4 Seega a on: a 90 79.8 30.4 90 0.05 a 0.05 0 Nurga a 3 leidmine: Nurk a 3 on leitav järgmisel viisil: a 3 80 Esiteks leiame γ koosinusteoreemi järgi: d l l l l cos( ) arccos l l l l d arccos 45 379.803 336.955 45 379.803 δ on leitav kolmnurgast l bh4 (vt Joonised 0 ja ): arc cot h b 4 35 arc cot 355 69. Seega a 3 on: a 80 80 60.85 69. 49.94 50 3 60.85 Vastuseks on sellised pöördenurgad: a 40 a -0 a 3 50, mis olid otsese ülesande algandmeteks. Kuna otsese ülesande lahenduse järgi on saadud selle ülesande algandmed, võiks öelda et pöördülesanne on tehtud korrektselt. 4. Roboti Manipulaatori Sirgjoonelise Liikumise Planeerimine 4.. Ülesanne Püstitus ja Algandmed Ülesandeks on planeerida manipulaatori sirgjoonelist liikumist kolmemõõtmelises ristkordinaadistikus punktist A punkti B. Punktid peavad asuma roboti tööruumis, nendevaheline siirgjooneline liikumine peab olema võimalik ning realiseeritav roboti käe liikumise kiiruse ja kiirenduse piirangute arvestades. Alganmeteks võtan: Punkt A: roboti null-punkt, ehk punkt, kus kõikide lülide pöördenurgad on nullid (vt Peatükk..): a 0, a 0, a 3 0, a 4 0, x 450 mm, y 0 mm, z 730 mm. Punkt B: otsese kinemaatikaülesande punkt: a 40, a -0, a 3 50, a 4 50, x 95.80 mm, y 48. mm, z 59.6 mm. Nende punktide vahel on sirgjooneline liikumine võimalik. 4.. Liikumise Planeerimine Punktide A ja B vaheline kaugus: s ( x B (95.80 x A ) 450) ( y ) (48. ( z Maksimaalne roboti kiirus on 5500 mm/s. B y A 0) B z A ) (59.6 730) 360.07[ mm] 7
Maksimaalsed liigendite nurkkiirused on määratud Tabelis ja on toodud allpool: J maksimaalne nurkkiirus ω 50 deg/s J maksimaalne nurkkiirus ω 87 deg/s J3 maksimaalne nurkkiirus ω 3 50 deg/s J6 maksimaalne nurkkiirus ω 4 660 deg/s Et liikumise protsess oleks realiseeritav, peab teekonna läbimise aeg olema suurem kui kõige aeglasema liigendi liikumise aeg. ab aa 40 ab a A 0 t 0.6s t 0.s 50 87 a3b a3a 50 a4b a4 A 50 t3 0.s t4 0.3s 3 50 4 660 Selliselt võtan liikumise protsessi kestuseks 3 sekundit seda hästi piisab lülide pööramiseks ja samuti on kergem arvutada. Kogu protsess on jagatud 3 etapiks iga kestusega sekund, niimodi kiirusdiagramm näeb välja nagu võrdhaarne trapets (Joonis ). Joonis. Printsipiaalne kiirusdiagramm. 0- sekundi jooksil toimub kiirendamine; - sekundi jooksul ühtlane liikumine; -3 sekundi jooksul toimub pidurdamine. Asendi, kiiruse, ja kiirenduse valemid on järgmised: s( t) c t c t c v( t) v (mm/s) c t c 0 a( t) c Märkame ka seda, et läbitud teekonna pikkus on võrdne trapetsi pindalaga. Vahemik 0- s: s(0) 0 c 0 0 v(0) 0 c 0 s() c t S tr 4 360.07 / 4 90.0 mm S tr S/4 S/4 S/4 v() c t c 360.07 / 80.04 mm/s a(0-) c 80.04 mm/s c 90.0 S/4 s s s t (s) 8
Võrrandid esimesele lõigule: s( t) v( t) a( t) 90.0t 80.04t 80.04 Vahemik - s: v const, a 0 c 0 S tr v(-) c 360.07 / 80.04 mm/s s() c 0 + c t 3 S 4 3 07 tr 360. 4 70.05 mm c 0 3 S S tr tr t 4 3 S tr S 4 S tr tr 4-90.0 s( t) 80.04t 90.0 Võrrandid teisele lõigule: Vahemik -3 s: v( t) a( t) 80.04 s() 3 S 4 s(3) S v() tr v(3) 0 a(-3) c 3 - a(-) -80.04 mm/s c 3-80.04 / -90.0 c 3 - c 3 t 3 S 3 07 tr 360. 540. c 03 5 S 4-450.09 tr s( t) 90.0t 540.t Võrrandid kolmandale lõigule: 0 v( t) a( t) S tr 4.3. Diagrammide Saamine 80.04t 80.04 540. 450.09 Asendi, kiiruse, ja kiirenduse diagrammide saamiseks kasutan MATLAB arvutuskeskkonda. On kirjutatud lihtne skript, mis teeb jooniseid: t 0:0.0:3; for i :0 s(i) 90.0 * t(i)^; v(i) 80.04 * t(i); a(i) 80.04; end for i 0:0 s(i) 80.04 * t(i) - 90.0; v(i) 80.04; a(i) 0; end for i 0:30 s(i) -90.0 * t(i)^ + 540. * t(i) - 450.09; v(i) -80.04 * t(i) + 540.; a(i) -80.04; end subplot(3,,); plot(t,s) subplot(3,,); plot(t,v) subplot(3,,3); plot(t,a) 9
mm/s mm/s mm Selle skripti abil on loodud järgmised diagrammid (vt Joonis 3). 400 300 00 00 00 50 00 0 0 0. 0.4 0.6 0.8..4.6.8..4.6.8 3 50 00 00-00 -00 0 0. 0.4 0.6 0.8..4.6.8..4.6.8 3 aeg [t] Joonis 3. Asendi kiiruse ja kiirenduse diagrammid. 5. Roboti Kahetasandiline Hierarhiline Juhtimine Hierarhiat loetakse süsteemi keerukuse tunnuseks. Teatud keerukusest alates ei suuda üks keskjuhtseade enam kõiki juhtimisfunktsioone rahuldavalt täita. Siis võetakse üheraalijuhtseadmete asemel kasutusele mitmeraalijuhtseadmed ning hierarhilise juhtimise põhimõte. Kogu juhtimissüsteem muutub sel juhul mitmetasandiliseks. Juhtimisfunktsioonid jaotatakse eri tasandite vahel: alumine tasand täidab suhteliselt lihtsaid, kuid kiiret reageerimist nõudvaid ülesandeid, ülemised aga keerukamaid, üldisema iseloomuga ülesandeid. Kahetasandilise süsteemi korral nimetatakse eri tasanditel toimuvat juhtimist vastavalt lokaalseks ja keskjuhtimiseks. Roboti puhul juhitakse lokaalsel tasandil manipulaatori ajameid, kusjuures iga ajamit juhib eraldi juhtplokk. Keskjuhtimine on ette nähtud manipulaatori lülide liikumise kooskõlastamiseks ning roboti tööprotsessi korraldamiseks. Mitmeraalijuhtseadmetes jaguneb ka tarkvara eri juhtimistasandite vahel. Seejuures moodustab tarkvara riistvarast sõltumatu hierarhilise süsteemi, mis täiendab kogu juhtimissüsteemi uute tasanditega. Näiteks võib tarkvara abil lisaks programmjuhtimisele luua adaptiivjuhtimise või tehisintellekti tasandid, mille ülesandeks on programmide automaatne muutmine või uute programmide koostamine (T. Lehtla, 994). s(t) v(t) 0 0 0. 0.4 0.6 0.8..4.6.8..4.6.8 3 0 a(t) 0
RV-3S roboti puhul on ka juhtimine jagatud lokaal- ja keskjuhtimise tasanditeks. Vaatame üle roboti ajamite diagrammi (Joonis 4). Iga ajami ehk servoajami kontrollib oma mikrokontroller, mis saab infot kõrgest juhtimise tasandist. Joonis 4. RV-3S ajamite diagramm. Iga ajam on lokaaltasandil juhitud individuaalselt, ja kuna tarnija täpse juhtimisskeemi välja ei andnud, kujutame ette, et lokaaljuhtimise plokki skeem on selline (vt Joonis 5). Tõeline skeem ei saa kõvasti erinema. Joonis 5. Servoajami plokkskeem.
Juhtimise mikrokontroller võtab vastu käsud kõrgema tasandi seadmetest ja rakendab juhtimist lokaaltasandil ehk aktiveerib lüli liikumise õiges suunas ja õige kiiruse ja kiirendusega. Keskjuhtimise ülesanded on põhiliselt kinemaatikaülesanded ja liikumise planeerimine. Tavaline keskjuhtimine toimub järgmise algoritmi järgi (vt Joonis 6). Joonis 6. Keskjuhtimise algoritm. Näiteks sisestades juhtpuldist, või arenduskeskkonnast arvutis sellise programmi (vt Tabel 3), mis liigub haaratsi punktisse P, siis horisontaalselt alla, paneb haarats kinni ja vertikaalselt üles tagasi: 00 MOV P, -40 0 MVS P 0 HCLOSE 30 MVS,-40 Moodustada sellest koodist lülide pöördenurgad, nurkkiirused ja planeerida liikumist on keskjuhtimise ülesanne. Tulemuseks on ajamitele sisendandmed, mis nad töödeldavad ise lokaalse juhtimise tasandil ja aktiveerivad servomootorit.
RV-3S keskjuhtimise võimalused on piisavalt võimsad, et rakendada adaptiivset juhtimist mis on tarnijal nimetatud Operational Tolerance. Haarats võib oma tööpunktid reguleerida sõltuvalt välisjõude mõjudest. See garanteerib suurepärast positsioneerimise täpsust. 6. Manipulaatori Esimese Astme Mootori Vajalikku Võimsuse Hindamine 6.. Püstitus ja Algandmed Et hinnata esimese astme mootori vajalikku võimsuse, paneme manipulaatori sellisesse asendisse, millisel roboti käe ja maksimalse last (3.5 kg) mass tekitab mootorile suurima inertsmomendi. Selles asendis on roboti käsi maksimaalselt horisontaalselt sirgeks teinud. Lihtne printsiopiaalne joonistus sellest asendist ja mõõtmed on esitatud Joonisel 7. m m m 3 r r r r r 3 Joonis 7. Maksimalse horisontalselt sirgeks teinud manipulaatori asend. Joonisest 0 võtan mõõtmed: r 95 mm, r 45 mm, r 355 mm. Maksimaalne r3 approksimeerime roboti manuaalist, kus on öeldud, et väikese ruumalaga objektide korral nende massi tsenter on arvatavasti 70mm J6 lülist, selliselt võtame r3 70 mm. Massid võtame punktmassideks lülide kohadel, sest seal asuvad rasked servomootorid. Tarnija ei andnud välja manipulaatori osade massid, approksimeekime neid ise: kogu käsi kaalub 37 kg, eeldame et baas kaalub rohkem, kui /3, näiteks 5 kg. m on ilmselt raskem, kui m, sest selles osas on suuremad mootorid. Võtame m kg, m 0 kg. m3 on maksimaalne lubatud last ja on m3 3.5 kg. Seega: r 95 mm, r 95 + 45 340 mm, r3 95 + 45 + 355 + 70 765 m kg, m 0 kg, m3 3.5 kg r 3 3
6.. Võimsuse Hindamine Lüli maksimaalne nurkkiirendus amax, oletame et lüli saavutab maksimaalse t deg rad nurkkiiruse 0.5 sekundiga, siis a max 500 8. 76 0.5 s s Esimese liikuva osa inertsmoment I m Teise liikuva osa inertsmoment Kolmanda liikuva osa inertsmoment Esimese liikuva osa moment Teise liikuva osa moment Kolmanda liikuva osa moment Resulteeruv moment T T 3 Mootori võimsus P T Pandes need valemik kokku, saame: P a ( m r m r m r I m r I 3 m3 r3 T I amax T I amax T 3 I3 amax T T max 3 r3 Pandes sisse ülesande algandmed, saame P 4.363 8.76 ( 0.095 0 0.34 3.5 0.765 ) 6. W ) Võib öelda, et esimese astme mootori vajalik võimsus on 30 W, kuid arvutused olid liiga lihtsustatud ja selle pärast vajalik võimsus võiks olla kõrgem. Põhjuseks on see asjaolu, et m on tegelikult hajutatud m ja m3 vahel, sest selles manipulaatori osas asuvad J5 ja J6 mootorid. Näiteks kui jagada m pooleks m ja m3 vahel, saame 0 0 P 4.363 8.76 0.095 0 0.34 3.5 0.765 5. 5W Täpsama vastuse saamiseks peaks võtma rohkem punktmasse või arvutada inertsmomendi integreerimise rakendamisega. Kare hinnangu andmisel võiks öelda, et vajalik võimsus on vahemikus 30 0 W, võtame keskmist P 75 W. 7. Kokkuvõte Selles töös tutvusin Mitsubishi RV-3S robotiga, selle ehituse ja võimalustega. Olid tehtud selle roboti jaoks otsene ja pöörd- kinemaatika ülesanded, sirgjoonelise liikumise planeerimine ja esimese astme mootori võimsuse hindamine, samuti oli läbi vaadatud kaheastmeline hierarhiline juhtimine. Kõik tulemused paistvad välja selle roboti jaoks sobivateks. Töö käigus tekkis mul, kui automaatikul, huvi reaalsete keskjuhtimise algoritmide vastu. Kavatsen neid sügavamalt uurida ja võiks olla oma magistritöö nendega seotada. 4