Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова» (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»)

Курсовая работы

на тему: Управление и программирование работа RV-2AJ

Выполнили

Аюпова Д.Р.,

Григорьев А.С

Принял:

Лычагин Ю.В.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2016 г



Оглавление

Введение

1. Описание модели шарнирного робота RV-2AJ

1.1 Контроллер робота

1.2 Определение и структура манипулятора

2. Постановка задачи

3. Описание объектов и устройств, взаимодействующих с манипулятором

4. Схема движения шарнирного робота RV-2AJ

5. Позиционный лист

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Mitsubishi Electric является одним из ведущих производителей небольших роботов. С 1978 г. малогабаритные роботы Mitsubishi были установлены в более чем 30000 промышленных системах. Компания производит роботы SCARA с полезной грузоподъемностью до 10 кг и шарнирные роботы с пятью и шестью степенями свободы и полезной грузоподъемностью до 12 кг. Максимальная надежность имеет первостепенную важность для этих роботов независимо от того, где они используются - в простых погрузочно-разгрузочных работах или высокоорганизованных системах автомобильного производства и их высокотехнологичных поставщиков.

Язык программирования роботов MELFA BASIC IV имеет широкие возможности, и в то же время он легок для обучения, что позволяет пользователям в очень короткое время начать писать собственные эффективные программы для роботов.

Несмотря на то, что роботы MELFA можно использовать в одиночных машинах и «изолированных решениях», свою универсальность они полностью демонстрируют только в качестве элементов интегрированных систем. Сейчас эти роботы применяют практически во всех отраслях автомобильной промышленности и ее поставщики, а также в медицинских, образовательных и обучающих системах.

Благодаря мощным контроллерам они обеспечивают экономически эффективные, надежные и легко инсталлируемые решения для всего диапазона: от простых задач манипулирования инструментами и деталями до комплексного оборудования, в которых система целиком управляется роботом. Компактный 5-шарнирный робот RV-2AJ Mitsubishi замкнутой системы единственный в мире в своем классе, отличается очень малой площадью установки (не более площади листа бумаги формата А5) и погрешностью ± 0,005 мм. Такая точность в сочетании с длительностью цикла всего 0,28 с предопределяют его использование в системах точного позиционирования элементов. Отдельные сочленения и оси роботов питаются высокоточными серводвигателями переменного тока, соединенными с волновыми редукторами, имеющими гибкое звено. Датчики абсолютного положения устанавливаются на каждый двигатель, что экономит время, позволяя роботу начать работу сразу же при его включении. Контроллеры роботов небольшие и компактные. Их размеры близки к размерам стандартных ПК, они могут быть установлены в условиях ограниченного пространства и не занимают драгоценную производственную площадь. Благодаря их многозадачной операционной системе и мощному языку программирования MELFA BASIC их легко использовать для управления другими элементами системы.

Рисунок 1. Модельный ряд роботов MELFA

Модельный ряд MELFA (рисунок 1) включает широкий выбор моделей и вариантов роботов, использующих различные сигнальные соединения. Это семейство изделий разработано с учетом всех потребностей большинства промышленных приложений, а также обеспечивает максимальную гибкость, необходимую для быстрой реконфигурации производственных систем. В модельном ряду роботов MELFA есть все, что нужно. Существует большое разнообразие конфигураций и классов производительности:

- от SCARA до шарнирных роботов,

- от четырех до шести степеней свободы,

- полезной грузоподъемностью от 1 до 10 кг,

- дальностью действия от 150 до 1385 мм.



1. Описание модели шарнирного робота RV-2AJ

Благодаря сочетанию небольших размеров и радиусу действия около 400 мм эти роботы с пятью и шестью степенями свободы широко распространены в системах, где требуются компактные роботы, которые можно установить непосредственно рядом или даже прямо в обслуживаемой системе. Они предназначены для выполнения задач, включающих съем и/или установку маленьких элементов. Среди других возможностей применения - контроль качества и манипулирование образцами в лабораториях и медицинских учреждениях.

Манипулирование объектами может выполняться одним электрическим захватом или одним, или двумя пневматическими захватами. Предварительно установленные в руку робота пневматические шланги обеспечивают быстрое и легкое подключение сжатого воздуха для захватов.

Модели RV-2AJ (рисунок 2) может быть установлен на каретке для перемещения по линейной оси.

Рисунок 2. Модель робота RV-2AJ

1.1 Контроллер робота

Контроллер - устройство коммутации и управления (рисунок 3). Удобный блок программирования используется для ручного ввода рабочих положений робота MELFA. Также у него есть функции для проверки всей запрограммированной последовательности перемещений после того, как она введена. Компактный модульный контроллер робота - составная часть системы робота. Он содержит цифровой процессор (ЦП) и мощную электронику для питания и управления роботом.

Рисунок 3. Контроллеры CR1, CR2, CR3 и пульт Т/В

В модели робота RV-2AJ используется контроллер CR1 с площадью установки не более листа формата А4 (рисунок 3).

Возможности обработки цифровой информации. 64-битовый процессор RISC с цифровым управлением обеспечивает широкие возможности для трехмерной круговой и линейной интерполяции и для совместного выполнения до 32 программ, работающих параллельно.

Контроль столкновения без датчиков. Потенциальные ситуации столкновения надежно выявляются без дополнительных датчиков, что предотвращает повреждение как деталей, так и периферийного оборудования.

Ограничение рабочего пространства. Вы можете задать несколько «запретных» областей в рабочей зоне робота, в которых роботу нельзя находиться даже в режиме программирования. Это позволяет защитить изделие, с которым производятся манипуляции, и робот от опасных столкновений.

Цифровые входы и выходы. В своей стандартной конфигурации CR1 имеет 16 цифровых входов и 16 цифровых выходов. Дополнительные блоки удаленных входов/выходов позволяют увеличить это количество до 240 входов и 240 выходов для сложных систем.

Большая память программы. Контроллер может хранить до 88 независимых программ, каждая из которых может обращаться к другой, например, когда для разных изделий требуются разные управляющие программы.

Повышенная точность траектории. В системах, связанных с лазерной резкой и сваркой, требуется исключительная точность траектории. Функция увеличенной точности для подобных систем может по необходимости включаться и выключаться.

Дополнительные опции для ваших систем. Вы можете расширить возможности вашего робота и добавить функции, требуемые вашей системой, с помощью плат расширения, которые вставляются в слоты контроллера подобно платам расширения в персональном компьютере.

Управление дополнительными координатами. Контроллер может управлять до восьми дополнительными координатами, помимо собственных координатных осей робота, и до двух дополнительных координат могут быть интерполированы роботом.

Ethernet - плата расширения, использует стандартный протокол TCP/IP для высокоскоростного обмена данными между контроллером робота и ПК или датчиками. Вы можете конфигурировать плату в режиме ведущего или ведомого в зависимости от вашей системы. Одной из самых привлекательных функций этой коммуникационной опции является способность управлять роботом в реальном времени, чтобы движения робота мгновенно реагировали на данные датчика.

RS232, RS422/485, отслеживание - эта плата расширения, обеспечивает несколько опций последовательной связи для подсоединения периферийных устройств и двух входов датчиков для регистрации скоростей ленты конвейера. Вместе с соответствующими встроенными функциями системы эти входы датчика позволяют осуществлять функцию "слежения", с помощью которой робот может синхронизироваться с лентой конвейера и обрабатываемыми изделиями во время их перемещения.

Канал связи СС-Link и высокоскоростная сеть ввода/вывода обеспечивают большое количество виртуальных входов/выходов, например, для обмена данными между несколькими роботами или подключения программируемого логического контроллера (ПЛК) через простую витую пару.

1.2 Определение и структура манипулятора

В общем виде робот - это универсальный автомат для выполнения механических действий. Характерная особенность робота - его активное и целенаправленное информационное и физическое взаимодействие с внешней средой. Это обеспечивается наличием в составе робота чувствительных устройств и исполнительных органов, с помощью которых робот взаимодействует с внешней средой и осуществляет перемещения в этой среде. Все эти части робота связаны в единую систему устройством обработки информации в виде контроллера. Основным и пока единственным типом исполнительных органов робота являются механические руки- манипуляторы.

Манипулятор - механическая рука робота - представляет собой многозвенный разомкнутый механизм с вращательными или поступательными сочленениями, обычно с числом степеней подвижности от трех до десяти, заканчивающийся рабочим органом в виде схвата или какого-либо специального технологического инструмента (вакуумная присоска, пульверизатор, гайковерт и т.д.). Для получения плавной траектории перемещения рабочего органа при минимальных перемещениях звеньев большое значение имеет правильное размещение степеней подвижности в кинематической цепи манипулятора.

При выборе длин звеньев следует руководствоваться качеством обслуживания рабочего объема. Одним из критериев качества может, в частности, служить коэффициент сервиса. Исходя из требуемого значения коэффициента сервиса определяют значения длин звеньев и распределение их по кинематической цепи манипулятора.

Конструкция схватов обычно рассчитана на выполнение операций с определенным типом объектов манипулирования. Существуют схваты с двумя, тремя пальцами, с гибкими пальцами, схваты в виде ковша и т. д. Рабочий орган может служить одновременно носителем первичных преобразователей информации, которые позволяют определять различные параметры объектов манипулирования, сигнализировать о препятствиях и т. д.

Исполнительные устройства (ИУ) манипуляторов и устройств передвижения представляют собой систему приводов для отдельных степеней подвижности.

Устройства очувствления делятся на две основные группы: устройства сбора информации о внутреннем состоянии робота и устройства сбора информации о внешней среде. При помощи устройств первой группы организуются обратные связи внутри робота. Такими устройствами являются первичные преобразователи измерения угловых и линейных перемещений звеньев манипулятора, сенсоры скоростей и ускорений движения звеньев. Вторая группа устройств дает возможность организовать адаптивное управление роботом в зависимости от состояния внешней среды. К таким устройствам относятся: тактильные и локационные сенсоры, позволяющие получать информацию о соприкосновении или приближении к объектам, распознавать форму простейших объектов; сенсоры усилий, с помощью которых можно регулировать прилагаемые к объектам манипулирования усилия, например, при сборке изделий; сенсоры проскальзывания, информация с которых позволяет реагировать на выскальзывание объектов манипулирования из схвата.

Следующая подсистема робота состоит из устройств связи с оператором. Они представляют собой набор различных средств, обеспечивающих связь человека-оператора с роботом и получение им информации о функционировании робота.

Последней составной частью робота является контроллер, который перерабатывает всю поступающую от сенсорных устройств информацию и вырабатывает управляющие воздействия на приводы. Алгоритмы переработки информации и выработки управляющих воздействий в этом случае представляют собой машинные программы, которые можно относительно просто модифицировать или заменять.



2. Постановка задачи

Целью данной работы является знакомство с устройством и принципом работы промышленного шарнирного робота RV-2AJ, изучение специализированных языков программирования ПМ, подготовка программ для решения оперативных задач управления.

Формулировка поставленной задачи:

Исполнить музыкальную композицию «Суромк», соч. 52 № 7 (фр. Marmotte) (композитор Людвиг ван Бетховен) на механическом синтезаторе «Спутник», используя в качестве исполнителя промышленный манипулятор RV-2AJ в автоматическом режиме.

Этапы достижения поставленных целей:

1. Выбор оптимального способа выполнения задачи.

2. Подбор вспомогательных объектов и устройств.

3. Расчет пространственных координат расположения всех элементов системы.

4. Разработкатраектории движения схвата.

5. Определение координат позиций манипулятора.

6. Написание исполняемой программы и ее проверка.

7. Коррекция координат позиций положения схвата.

8. Исполнение композиции, фиксация результата.

9. Написание отчета о выполненной работе.



3. Описание объектов и устройств, взаимодействующих с манипулятором

Список требуемых объектов и устройств:

1. механический синтезатор «Спутник».

Описание: механическое устройство 30x40x50 см, диапазон звуков - 2 октавы, размеры клавиш 12x55 мм.

Рисунок 4. Схема механического синтезатора «Спутник»

2. Адаптер схвата для нажатия клавиш.

Описание: полый пластиковый цилиндр 6x80 мм, с резиновой прокладкой для схвата и стальным упором для предотвращения осевых перемещений адаптера. манипулятор контроллер коммутация робот

3. Стойки для адаптера.

Описание: 2 пластиковых конструкции для хранения адаптера 30x60x20мм с вырезами для адаптера.



4. Схема движения шарнирного робота RV-2AJ

Общий алгоритм движения:

1. Исходное положение.

2. Выход на позицию захвата адаптера.

3. Сжатие схвата.

4. Выход на нейтральную позицию.

5. Переход к позиции старта исполнения композиции (положение над клавишей ноты ми 1-й октавы)

6. Прохождение схемы игры на синтезаторе.

7. Выход в нейтральную позицию.

Схема игры на синтезаторе основана на трансляции отдельных нот музыкальной композиции в командную последовательность языка программирования:

1. Выход на положение над клавишей текущей ноты.

2. Переход в положение нажатия клавиши.

3. Возврат на позицию над клавишей.

4. Задержка перед выполнением следующих команд.

Оригинальные ноты сочинения «Marmotte» Людвига ван Бетховена:



5. Позиционный лист

Для управления шарнирным роботом RV-2AJ были установлены данные координаты:

P1=(232.000,0.000,550.000,0.000,90.000,0.000,0.000,0.000)(6,0) - начальное положение робота

P3=(300.000,0.000,385.000,0.000,90.000,0.000,0.000,0.000)(6,0) -положение, когда робот берет адаптер схвата

P4=(160.000,0.000,478.000,0.000,180.000,0.000,0.000,0.000)(6,0) - положение робота с адаптером схвата перед игрой на синтезаторе

J5=(16.300,39.000,42.000,0.000,90.000,10.000,0.000,0.000) - положение робота с адаптером схвата над нотой ми (нижняя октава)

J6=(16.300,43.000,42.000,0.000,90.000,10.000,0.000,0.000) - положение робота с адаптером схвата на ноте ми (нижняя октава)

J7=(6.000,36.000,47.500,0.000,90.000,10.000,0.000,0.000) - положение робота с адаптером схвата над нотой ля (нижняя октава)

J8=(6.000,41.200,47.500,0.000,90.000,10.000,0.000,0.000) - положение робота с адаптером схвата на ноте ля (нижняя октава)

J9=(2.500,36.000,47.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата над нотой си (нижняя октава)

J10=(2.500,41.000,47.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата на ноте си (нижняя октава)

J11=(-1.000,37.000,46.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата над нотой до (нижняя октава)

J12=(-1.000,41.200,46.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата на ноте до (нижняя октава)

J13=(-4.300,37.000,46.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата над нотой ре (нижняя октава)

J14=(-4.300,41.000,46.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата на ноте ре (нижняя октава)

J15=(-7.800,37.000,46.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата над нотой ми (верхняя октава)

J16=(-7.800,41.000,46.500,0.000,90.000,10.000) - положение робота с адаптером схвата на ноте ми (верхняя октава)

Листинг программы управления

Листинг №1

10 SERVO ON

20 BASE P_NBASE 'ИСХОДНАЯ БАЗА - СИСТЕМЫ КООРДИНАТ

30 MOV P1 ' НАЧАЛЬНАЯ ПОЗИЦИЯ

40 HOPEN 1 'ОТКРЫЛИ СХВАТ

50 MOV P3

60 MVS P3 ' ПОЗИЦИЯ РУЧКИ

70 DLY 1

80 HCLOSE 1 ' закрыли схват

81 DLY 1

82 MOV P1 ' начальное положение с ручкой

83 MOV P4 ' опустить вниз ручку

92 DLY 1

93 MOV J5 ' положение над нотой ми

94 MOV J6 ' положение ноты ми

95 MOV J5' положение над нотой ми

96 MOV J7 ' положение над нотой ля

97 MOV J8 ' положение ноты ля

101 MOV J7 ' положение над нотой ля

102 DLY 0.5

103 MOV J8 ' положение ноты ля

104 MOV J7 'положение над нотой ля

110 MOV J8 ' положение ноты ля

115 MOV J7 ' положение над нотой ля

116 DLY 0.5

120 MOV J8 ' положение ноты ля

125 MOV J7 ' положение над нотой ля

130 MOV J9' положение над нотой си

135 MOV J10 ' положение ноты си

136 MOV J9' положение над нотой си

140 MOV J11 ' положение над нотой до

145 MOV J12' положение ноты до

150 MOV J11' положение над нотой до

155 MOV J9' положение над нотой си

160 MOV J10' положение ноты си

165 MOV J9' положение над нотой си

170 MOV J7' положение над нотой ля

175 MOV J8' положение ноты ля

180 MOV J7' положение над нотой ля

181 DLY 0.5

185 MOV J8' положение ноты ля

186 MOV J7' положение над нотой ля

190 MOV J9' положение над нотой си

Листинг №2

195 MOV J10' положение ноты си

200 MOV J9' положение над нотой си

201 DLY 0.5

205 MOV J10' положение ноты си

206 MOV J9' положение над нотой си

210 MOV J11' положение над нотой до

215 MOV J12' плоложение ноты до

216 MOV J11' положение над нотой до

220 MOV J9' положение над нотой си

225 MOV J10' положение ноты си

226 MOV J9' положение над нотой си

230 MOV J7' положение над нотой ля

235 MOV J8' положение НОТЫ ЛЯ

236 MOV J7' положение над нотой ля

240 MOV J9' положение над нотой СИ

245 MOV J10' положение ноты си

250 MOV J9' положение над нотой си

251 DLY 0.5

255 MOV J5'положение над нотой ми

260 MOV J6' положение ноты ми

265 MOV J5 ' положение над нотой ми

266 DLY 0.5

270 MOV J6 ' положение ноты ми

275 MOV J5 ' положение над нотой ми

280 MOV J7 ' положение над нотой ля

285 MOV J8 ' положение ноты ля

290 MOV J7 ' положение над нотой ля

300 DLY 0.5

305 MOV J8 ' положение ноты ля

310 MOV J7 'положение над нотой ля

315 MOV J8 ' положение ноты ля

320 MOV J7 ' положение над нотой ля

321 DLY 0.5

325 MOV J8 ' положение ноты ля

330 MOV J7 ' положение над нотой ля

335 MOV J9' положение над нотой си

340 MOV J10 ' положение ноты си

341 MOV J9' положение над нотой си

345 MOV J11 ' положение над нотой до

350 MOV J12' положение ноты до

355 MOV J11' положение над нотой до

360 MOV J9' над нотой си

365 MOV J10' положение ноты си

370 MOV J9' положение над нотой си

Листинг №3

375 MOV J7' положение над нотой ля

380 MOV J8' положение ноты ля

385 MOV J7' положение над нотой ля

386 DLY 0.5

390 MOV J8' положение ноты ля

391 MOV J7' положение над нотой ля

400 MOV J9' положение над нотой си

405 MOV J10' положение ноты си

410 MOV J9' положение над нотой си

411 DLY 0.5

415 MOV J10' положение ноты си

416 MOV J9' положение над нотой си

420 MOV J5'положение над нотой ми

425 MOV J6' положение ноты ми

430 MOV J5'положение над нотой ми

431 DLY 0.5

435 MOV J6' положение ноты ми

440 MOV J5'положение над нотой ми

445 MOV J7' положение над нотой ля

450 MOV J8' положение ноты ля

455 MOV J7' положение над нотой ля

460 DLY 1

461 MOV J8' положение ноты ля

462 MOV J7' положение над нотой ля

465 MOV J9' положение над нотой си

470 MOV J10' положение ноты си

475 MOV J9' положение над нотой си

480 MOV J11 ' положение над нотой до

485 MOV J12' положение ноты до

490 MOV J11 ' положение над нотой до

491 DLY 0.5

492 MOV J11 ' положение над нотой до

493 MOV J12' положение ноты до

494 MOV J11 ' положение над нотой до

500 MOV J13 'положение над нотой ре

505 MOV J14 ' положение ноты ре

506 MOV J13 'положение над нотой ре

507 DLY 0.5

508 MOV J13 'положение над нотой ре

509 MOV J14 ' положение ноты ре

510 MOV J13 'положение над нотой ре

511 MOV J15 ' положение над нотой ми

515 MOV J16 ' положение ноты ми

520 MOV J15 ' положение над нотой ми

Листинг №4

521 DLY 0.5

525 MOV J16 ' положение ноты ми

526 MOV J15 ' положение над нотой ми

530 MOV J13 'положение над нотой ре

535 MOV J14 ' положение ноты ре

540 MOV J13 'положение над нотой ре

541 DLY 0.5

545 MOV J14 ' положение ноты ре

546 MOV J13 'положение над нотой ре

550 MOV J11 ' положение над нотой до

555 MOV J12' положение ноты до

556 MOV J11 ' положение над нотой до

560 MOV J9' положение над нотой си

565 MOV J10' положение ноты си

566 MOV J9' положение над нотой си

570 MOV J7' положение над нотой ля

575 MOV J8' положение ноты ля

580 MOV J7' положение над нотой ля

585 MOV J9' положение над нотой си

590 MOV J10' положение ноты си

595 MOV J9' положение над нотой си

600 MOV J11 ' положение над нотой до

605 MOV J12' положение ноты до

610 MOV J11 ' положение над нотой до

615 MOV J9' положение над нотой си

620 MOV J10' положение ноты си

625 MOV J9' положение над нотой си

630 MOV J7' положение над нотой ля

635 MOV J8' положение ноты ля

640 MOV J7' положение над нотой ля

641 MOV P4 ' опустить вниз ручку

645 SERVO OFF



Заключение

После проведения знакомства с устройством и принципом работы шарнирного робота RV-2AJ, изучение специализированных языков программирования ПМ, подготовка программ для решения оперативных задач управления.

Данная задача была выполнена, робот исполнил музыкальную композицию «Суромк», соч. 52 № 7 (фр. Marmotte) (композитора Людвига ван Бетховена) на механическом синтезаторе «Спутник», в автоматическом режиме. Можно сделать вывод, что робот RV-2AJ вполне способен исполнять несложную музыку с удовлетворительной скоростью и точностью. Он успешно играет музыкальные композиции со стилем исполнения «Медленно», «Тяжело», но слабо приспособлен к стилям «Легко», «Живо».



Список используемой литературы

1. Программирование на языке MELFA-BASIC IV промышленных роботов фирмы Mitsubishi Electric: практическое пособие / Лычагин Ю.В.; Балт. гос. тех н. ун-т. - СПб., 2013. - 41 с.

2. Управление и программирование промышленных роботов MELFA фирмы Mitsubishi Electric: лабораторный практикум / Лычагин Ю.В.; Балт. гос. тех н. ун-т. - СПб., 2013. - 69 с.

Размещено на Allbest.ru

...