Robotyka - Praca Magisterska - Manipulator Przeznaczony do Celów Dydaktycznych [Politechnika Wrocławska] [2005].pdf

(2345 KB) Pobierz
174761649 UNPDF
Politechnika Wrocªawska
Wydziaª Elektroniki
Kierunek: Automatyka i Robotyka (AiR)
Specjalno±¢: Robotyka (ARR)
PRACA DYPLOMOWA
MAGISTERSKA
Manipulator
przeznaczony do celów
dydaktycznych.
Autor:
Zbigniew Struzik
Prowadz¡cy prac¦:
dr in». Marek Wnuk, I-6
Ocena pracy:
Wrocªaw 2005
174761649.001.png 174761649.002.png
Skªadam serdeczne podzi¦kowania Pa-
nu dr. Markowi Wnukowi za po-
moc, po±wi¦cony czas oraz zaanga»owa-
nie. Chciaªem równie» podzi¦kowa¢ Pa-
nu Ryszardowi Krzywa«skiemu za
cenne rady i pomoc w wykonaniu kon-
strukcji mechanicznej. Na ko«cu chcia-
ªem podzi¦kowa¢ rmom MICRO-
MOTORS i AUSTRIAMICRO-
SYSTEMS za bezpªatne przekazanie
silników i koderów.
Spis tre±ci
1 Wst¦p 6
1.1 Cel i zakres pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 Kinematyka manipulatora 7
2.1 Reprezentacja Denavita-Hartenberga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Wyprowadzenie kinematyki prostej
manipulatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Kinematyka odwrotna manipulatora { podej±cie geometryczne . . . . . . . 10
2.4 Konguracje wyró»nione manipulatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.5 Transformacja nap¦dowa osi robota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5.1 Rozwi¡zanie nap¦dów ogniwa 1,2 i 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5.2 Rozwi¡zanie nap¦du ogniwa 4 i 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3 Konstrukcja robota ZS5R 18
3.1 Konstrukcja mechaniczna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.1 Silniki manipulatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2 Konstrukcja elektroniczna { sterownik robota . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.1 Budowa moduªu sterowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2.2 Budowa moduªu mocy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2.3 Opis ª¡czówek sterownika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 Oprogramowanie sterownika 31
4.1 Funkcja gªówna main() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2 Procedura obsªugi przerwania cyklicznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5 Badania i wyniki eksperymentów
36
6 Podsumowanie
38
7 Dodatek A 41
7.1 Parametry mechaniczne manipulatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
7.2 Rysunki techniczne cz¦±ci mechanicznej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
8 Dodatek B 60
8.1 Wykaz elementów cz¦±ci elektronicznej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
9 Dodatek C 63
9.1 Schematy ideowe i rysunki monta»owe cz¦±ci elektronicznej . . . . . . . . . 63
1
10 Przykªadowa instrukcja laboratoryjna 73
10.1 Cel ¢wiczenia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
10.2 Podstawy teoretyczne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
10.2.1 Charakterystyka robota ZS5R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
10.2.2 Struktura kinematyczna dla wspóªrz¦dnych
przegubowych q i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
10.2.3 Transformacja Denavita-Hartenberga dla zmiennych q i . . . . . . . . 75
10.3 Przebieg ¢wiczenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
10.3.1 Obsªuga stanowiska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
10.3.2 Wst¦pne przygotowanie do ¢wiczenia. . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
10.3.3 Zadania do wykonania. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2
Spis rysunków
2.1 Struktura kinematyczna manipulator ZS5R . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 Struktura szkieletowa robota. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Struktura ukªadu przeniesienia nap¦du ogniwa 1 i 2. . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Struktura ukªadu przeniesienia nap¦du ogniwa 3. . . . . . . . . . . . . . . 16
2.5 Struktura ukªadu ró»nicowego nap¦dzaj¡cego osie nadgarstka. . . . . . . . 17
3.1 Zdj¦cie manipulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2 Rysunek zªo»eniowy manipulatora z oznaczonymi gªównymi cz¦±ciami. . . . 19
3.3 Zdj¦cie silnika HLE149.24.43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4 Zdj¦cie silnika RHE158.24.100. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.5 Zdj¦cie ilustruj¡ce sposób zamontowania magnesu na osi silnika. . . . . . . 22
3.6 Zdj¦cie ilustruj¡ce sposób zamontowania kodera AS5040. . . . . . . . . . . 22
3.7 Schemat blokowy ukªadu sterowania manipulatora. . . . . . . . . . . . . . 23
3.8 Pªytka sterownika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.9 Moduª EM332/B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.10 Schemat blokowy regulatora pr¡du. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.11 Zasilacz cz¦±ci cyfrowej i analogowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.1 Schemat blokowy ukªadu sterowania. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.1 Wykres odpowiedzi regulatora na zadany pr¡d. . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2 Rozp¦dzanie osi q 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.3 Regulacja pr¦dko±ci osi q 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.1 Widok skonstruowanego manipulatora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.1 Rysunek techniczny silnika RHE 158.24.100. . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
7.2 Rysunek techniczny silnika HLE 149.24.43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
9.1 Schemat ideowy jednego z regulatorów pr¡du moduªu mocy. . . . . . . . . 63
9.2 Schemat ideowy poª¡czenia moduªu EM332 z ukªadami peryferyjnymi. . . 64
9.3 Schemat ideowy zasilacza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
9.4 Schemat ideowy ukªadu sterowania cewk¡ przeka¹nika. . . . . . . . . . . . 65
9.5 Schemat elektryczny kodera AS5040. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
9.6 Obwód drukowany wierzchniej warstwy pªytki zasilacza. . . . . . . . . . . . 66
9.7 Obwód drukowany spodniej warstwy pªytki zasilacza. . . . . . . . . . . . . 66
9.8 Rozmieszczenie elementów na wierzchniej stronie pªytki zasilacza. . . . . . 67
9.9 Obwód drukowany wierzchniej warstwy pªytki sterownika. . . . . . . . . . 68
9.10 Obwód drukowany spodniej warstwy pªytki sterownika. . . . . . . . . . . . 69
9.11 Rozmieszczenie elementów na wierzchniej stronie pªytki sterownika. . . . . 70
3

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin