Robotok mozgástervezése rezgéstani analógiákkal
Bár a mindennapi emberek életének még nem képezik szerves részét a robotok, ám az ipari felhasználásban egyre nagyobb teret hódítanak. Felhasználásuk előnyét jelenti a célgépeknél rugalmasabb felhasználási lehetőségek és a nagyobb munkatér. Előszeretettel alkalmazzák a robotokat szerelési, rakodó munkálatok elvégzésére, viszont a gyártás területén még limitált a használatuk. Ennek fő oka az, hogy a robotok korlátozott szilárdsági tulajdonsággal rendelkeznek, illetve érzékenyek a rezgésekre, amelyek mozgásuk során keletkeznek. A rezgések létrejöttének több káros hatása is van, amivel szembe kell néznie a tervező mérnököknek. Ilyen következmény lehet például a beállási pontosság változása vagy a felületi minőség romlása. Viszont ennek ellenére már a ’80-asak évek óta vannak kutatások, ahol a cél egy olyan stabil és pontos módszer kidolgozása, mellyel a robotkar pozíció- és erőszabályozása is megvalósítható egyszerre [1]. Az itt szerzett tudás segíthet jobban megérteni azt, hogy milyen területekre terjeszthető ki a robotkarok alkalmazása.
Dolgozatom célja a robotkarok pozíció- és erőszabályozásának modellezése és analízise a rezgéstanban tanult fogalmi eszköztár segítségével. Vizsgálat alá veszem, hogy a létrehozott modell esetén a szimulációban a numerikus hibák mekkora pontatlanságot tudnak okozni és ezek kiegyenlítését mennyire tudja egy PD szabályozó helyreállítani. Továbbá tanulmányozom, hogy a létrejövő rezgések mennyire vannak összhangban az egyenletek által előre jelzett, elméleti értékekkel, és hogy a rendszer stabilitásáról mit lehet elmondani egyes P és D paraméterek esetén.
Pozíciószabályozás során azzal foglalkozom, hogy milyen egyenletekkel és paraméterekkel szabályozható a kar abban az esetben, ha a jelenlegi pozícióból egy kívánt pontba szeretnénk eljutni a térben. Egy további érdekes eset az, hogyha nemcsak a végpontot írjuk elő, hanem az azok közötti utat is kényszerként adjuk meg a gépnek. Ennek megvalósításával egyszerűbben lehet a robotkart programozni és a kívánt dinamikai paramétereket is tudjuk befolyásolni. Helyes beállítások esetén kisebb gyorsulások lesznek várhatóak, melyek nagyban hozzájárulnak a hosszabb élettartam, kisebb energiafogyasztás eléréséhez. Ha már megtaláltuk a kívánt pozíciót, a következő fontos kérdéskör annak a tanulmányozása, hogy mekkora nyomatékot kell az egyes csuklókban található szervomotoroknak ahhoz kifejtenie, hogy a karral a felületet egy adott erővel tudjuk nyomni. Ha képesek vagyunk szabályozni mind a pozíciót, mind pedig a felületre ható erőt, akkor ezek összegzésével létre lehet hozni az úgynevezett hibrid szabályozást [2], aminek gyártástechnológiai alkalmazásokban van gyakorlati jelentősége.
Irodalom:
1. RAIBERT, Marc H.; CRAIG, John J. Hybrid position/force control of manipulators., Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 102, 126-133, 1981.
2. SPONG, Mark W.; VIDYASAGAR, Mathukumalli. Robot dynamics and control. John Wiley & Sons, 1989
szerző
-
Endrész Balázs
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Stépán Gábor
egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék
