Sandu Ionut Grupa 1927 A.I.A.

Robotul industrial IRB 1400

1. Caracteristici generale Robotul IRB 1400 este un robot industrial produs de firma ABB Robotics din Suedia. Prin caracteristicile sale poate fi utilizat, n funcie de efectorul cu care este dotat, n diferite operaii industriale, cum ar fi: manipulare (deservirea de maini unelte, prese, etc.), sudur cu arc, lipire, tiere, debavurare, asamblare. Datorit flexibilitaii, obinut att prin structura mecanic, ct i prin sistemul de comand ce permite diferite modaliti de programare i de comunicare/sincronizare cu alte echipamente industriale i cu utilizatorul, robotul IRB 1400 poate fi utilizat i n sistemele de tip CIM (Computer Integrated Manufacturing). Lanul cinematic al robotului este prezentat n fig. 1, pe care sunt notate i articulaiile. Se observ c este vorba despre un robot neredondant (6 grade de mobilitate), la care toate articulaiile sunt de rotaie, acionarea fiind electric, folosindu-se motoare de curent alternativ. Din felul n care sunt plasate axele articulaiilor rezult c este vorba despre un robot rezolvabil.

Fig. 1 Tot pe fig. 1 este schiat spaiul de lucru al robotului, putndu-se observa distana maxim pn la care poate ajunge robotul, care este de 1,444 m, dar care poate fi atins numai la o anumit nlime fa de planul bazei. Un calcul exact al spaiului de lucru se

1

poate face pe baza modelului geometric, tiind i deplasrile maxime pentru articulaiile robotului. Acestea sunt date n tabelul urmtor: Articulaia Articulaia 1 (rotirea bazei) Articulaia 2 (nclinare antebra) Articulaia 3 (nclinare bra) Articulaia 4 (rotire bra) Articulaia 5 (nclinare apuctor pitch) Articulaia 6 (rotire apuctor roll) Domeniul maxim de deplasare +170 -170 +70 -70 +70 -65 +150 -150 +115 -115 +300 -300

Am numit ca fiind antebra segmentul 2 al robotului (batiul este segementul 0), iar braul este segmentul 3. Ultimele dou articulaii determin orientarea apuctorului, fiind posibile dou micri de orientare, dup unghiurile cunoscute n robotic sub denumirile pitch i roll. Tot n legtur cu spaiul de lucru, pentru utilizator este util s cunoasc poziiile extreme n care poate ajunge apuctorul. Acestea sunt date n fig. 2, fiind vorba de 7 poziii, notate cu Poz 1 Poz 7; ele sunt determinate de anumite siturile precizate ale articulaiilor 2 i 3, care sunt notate sub fig. 2.

2

Fig. 2

Performanele robotului sunt determinate de caracteristicile acestuia: capacitate de sarcin: 5 kg; repetabilitate 0,1 mm; vitez maxim de micare: 110/s pentru primele trei articulaii i 280/s pentru ultimele trei articulaii; putere maxim consumat: 1,5 kW cu motoarele alimentate i 0,3 kW cu motoarele nealimentate; greutate: 225 kg pentru robot i 300 kg pentru sistemul de comand (acesta din urm este inclus ntr-un dulap separat de robot); dimensiuni: pentru batiului robotului: 620 x 450 mm, pentru sistemul de comand 1700 x 915 x 530 mm; temperatura de operare: 5 45C pentru robot, 5 40C pentru sistemul de comand; nivelul de zgomat maxim 70 dB; unitatea de programare: portabil (teach pendant), cu tastatur, joystick i display (16 linii x 40 caractere). 2. Sistemul de comand a robotului Sistemul de comand al robotului este organizat n conformitate cu fig. 3. Acesta const din 3 uniti distincte aflate pe dou plci de circuit imprimat. O unitate este calculatorul central care are rolul de a coordona att activitatea robotului ct i cea a celorlalte echipamente care coopereaz cu robotul i care sunt comandate prin porturile de intrare/ieire. Pe nivelul ierarhic inferior se gsesc unitatea de comand a axelor robotului i unitatea de comunicaie. Prima asigur comanda articulaiilor prin intermediul circuitelor drivere i culegerea informaiilor senzoriale de la robot prin intermediul sistemului de msur (acesta transmite informaiile la unitatea de comand a articulaiilor printr-o legtur serial). Unitatea de comunicaie este cea care asigur transferul informaional cu utilazatorul prin intermediul unitii mobile de nvare (teach pendant), cu alte echipamente prin intermediul porturilor de intrare/ieire i cu memoria extern (unitate de dischete).

3

Calculator central

Unitatea de comand a axelor

Unitatea de comunicaie

Sistem de msur Circuite drivere

Teach pendant Memoria extern

Porturi I/E

Fig. 3 Pentru fiecare articulaie a robotului este folosit un sistem de reglare a poziiei, vitezei i cuplului, realizat att prin hardware ct i prin software. Schema de principiu a acestui sistem este dat n fig. 4. Motorul este de curent alternativ trifazat i este prevzut cu un traductor de poziie, de la care informaia cu privire la poziia actual a articulaiei ajunge, prin legtura serial a sistemului de msur, la unitatea de comand a articulaiilor. Aici, folosind poziia curent, traiectoria planificat pentru articulaie i modelul dinamic al robotului, se obin referinele de poziie, vitez i cuplu, care se transmit circuitului driver corespunztor articulaiei respective. Tensiunea continu necesar circuitului driver este furnizat de un circuit redresor.

Unitate de comand a articulaiilorReferin poziie, vitez Referin cuplu

Sistem de msur

Redresor

Circuit driver

Motor

RR - resolver

Fig. 4

4

Schema principial a unui circuit driver este cea dat n fig. 5. Se folosesc dou regulatoare de curent, pentru dou din cele trei faze ale motorului; semnalul pentru cea de-a treia faz este determinat din semnalele celoralte dou faze. Tensiunile pentru fiecare faza a motorului se obin prin intermdiul unei scheme de tip PWM.

Fig. 5

3. Prezentare General Robotul ABB IRB 1400 este alcatuit din dou pri principale: controler i manipulator.

Fig. 1 Controlerul de micare i manipulatorul

5

Dialogul ntre operator i robot se realizeaz prin intermediul consolei de programare i a panoului de operare, situate pe controlerul de micare al robotului (Fig. 2).

Fig. 2 Consola de operare i panoul de operare 3.1 Braul articulat Roboul IRB 1400 are ase grade de libertate oferite de ase cuple cinematice de clasa a V-a, toate de rotaie. 3.2 Controlerul de micare Principalele elemente ale controlerului S4C, de micare pentru roboi sunt precizate prin Fig. 4.

Fig. 3 Controlerul S4C 3.3 Panoul de operareStructura panoului de operare i o scurt descriere a elementelor componente este prezentat n cele ce urmeaz:

6

Activare Motoare (MOTORS ON) starea curent a motoarelor robotului este indicat de o lamp; - lumin continu motoarele sunt pregtite pentru comand; - lumin intermitent (4Hz) robotul este decalibrat; - lumin intermitent (1Hz) a fost atins o poziie limit a spaiului de lucru indicat de limitatoare fizice montate pe segmentele robotului sau este selectat modul de lucru manual. Modul de operare AUTOMAT (AUTOMATIC)Este selectat la execuia unor programe robot n cadrul unui proces tehnologic. n acest mod de operare nu este posibil comanda robotului prin joystick. De asemenea, butonul de activare al motoarelor situat pe consola de operare este dezactivat i toate facilitile de editare a programelor sunt blocate.

Modul de operare MANUAL CU VITEZ REDUS (MANUAL REDUCED SPEED) Este folosit pentru programare i la comanda manual a segmentelor robotului. Selectarea acestui mod de operare se face i n cazul n care se dorete dezactivarea motoarelor. Modul de operare MANUAL CU VITEZ MAXIM (MANUAL FULL SPEED) Este folosit pentru testarea programelor robot la viteza maxim, vitez atins la selecia modului de operare AUTOMAT. n acest mod de operare butonul hold-to-run (vezi descriere consola de operare) este activ. La apsarea acestuia programele ncrcate vor fi executate i la eliberare, execuia programelor va fi suspendat. 3.4 Consola de operare

Prezentarea consolei de operare i a elementelor componente este realizat n cele ce urmeaz:

Fig. 4 - Consola de Operare7

Butonul de Avarie (EMERGENCY STOP)La apsarea acestui buton, indiferent de starea sau modul de operare n care se afl robotul, vor fi anulate toate comenzile ctre motoare. Butonul de avarie va rmne apsat i pentru activarea motoarelor, butonul de avarie va trebui readus n poziia sa iniial.

Buton pentru activare motoare (ENABLING DEVICE) Are trei poziii: eliberat, apsat pn la jumtatea cursei i complet apsat. Apsat la jumtatea cursei, butonul va determina activarea motoarelor robotului, iar n celelalte dou stri butonul va determina dezactivarea motoarelor. Butonul va activa motoarele robotului numai n cazul n care se dorete deplasarea segmentelor prin Joystick sau la lansarea n execuie a unor programe, n cazul n care robotul este n unul din cele dou moduri de operare Manual. Joystick Este folosit atunci cnd se dorete deplasarea manual a segmentelor robotului.

Display Are 16 linii i 40 de coloane i este folosit pentru afiarea informaiilor n timpul programrii/operrii. Structura sa este prezentat n Fig. .

Fig. 5 Structura consolei de operareMeniul principal

Jogging: Folosit la deplasarea manual a robotului.

Program: Folosit pentru programare i test. Inputs/Outputs:8

Folosit pentru gestionarea manual a semnalelor de intrare/ieire ale robotului. Misceellaneous: Diverse; alte ferestre de meniu: - System Parameters; - Service; - Production; - File Manager.Taste pentru poziionare cursor

List: Determin deplasarea cursorului ntre cele dou zone ale ecranului separate de o linie dubl. Previous/Next page: Determin vizualizarea paginii precedente/urmtoare.

Up and Down arrows: Deplaseaz cursorul o linie n sus sau o linie n jos. Left and Right arrows: Deplaseaz cursorul o coloan la stnga sau la dreapta.

Taste pentru definirea tipului de micare

Tastele pentru definirea tipului de micare au dou stri ntre care se comut prin apsare. Starea activ este indicat printr-o sgeat prezent n stnga fiecrei taste. Motion Unit: Unitatea ce va fi comandat: robotul sau o alt unitate conectat la controlerul de micare al robotului (ex. o in pe care va fi montat braul articulat al robotului). Motion Type: Modul de deplasare a efectorului: liniar sau cu reorientarea efectorului n jurul punctului caracteristic (Tool Centre Point); poziia TCP n spaiul Robot este fix. Motion Type: Deplasare segment cu segment: - segmentele 1 3, sau - segmentele 4 6. Incremental: Deplasare pas cu pas: ON sau OFF.

9

Alte taste

Stop: ntrerupe execuia programelor. Contrast: Ajusteaz contrastul afiajului.

Menu Keys: Meniuri cu diverse comenzi. Function Keys: Selectare comenzi directe. Delete: terge o informaie selectat. Enter: Validare.Taste programabile

Taste a cror funcie este definit de utilizator.

10