PodstR.pdf

Politechnika Łódzka

Instytut Automatyki

Laboratorium

Podstaw Robotyki

Łódź 2000

I. Zadania laboratoryjne

II. Program RoboWorks

III. Matlab – toolbox Robotics

Laboratorium Podstaw Robotyki stanowi rozwinięcie zagadnień omawianych na ćwiczeniach

i jednocześnie jest wprowadzeniem do problematyki sterowania rzeczywistych robotów.

Studenci zapoznają się z dwoma narzędziami inżynierskimi: pakietem Matlab (z toolboxem

Robotics) do modelowania i symulacji zachowań robotów oraz programem RoboWorks

umożliwiającym wizualizację modeli. Biblioteka Robotics, której autorem jest Peter I. Corke,

jest dostępna w internecie pod adresem: http://www.brb.dmt.csiro.au/dmt/programs/autom/pic/matlab.html , zaś

program RoboWorks autorstwa Chetana Kapoora – http://www.newtonium.com . Laboratorium

obejmuje pięć zagadnień do opracowania w grupach dwuosobowych. Grupa opracowuje

zadania dla manipulatora wskazanego przez prowadzącego. Instrukcja zawiera schematy

trzech rzeczywistych robotów L1, L2, Irp-6 do wyboru. Do zaliczenia wymagane jest

wykonanie co najmniej trzech pierwszych zadań, zaprezentowanie ich działania

prowadzącemu oraz przedstawienie zwięzłego sprawozdania. Ocena końcowa jest równa

ilości opracowanych zadań. W instrukcji kursywą wyróżniono nazwy występujące w

programie RoboWorks lub Matlab.

Zadania laboratoryjne

1. Na schemacie, wskazanego przez prowadzącego, manipulatora (Rys. 1 lub Rys. 2, lub

Rys.3) narysować układy współrzędnych zgodne z notacją Denavita-Hartenberga.

Określić parametry kinematyczne D-H. Utworzyć zmienną (odpowiednio ROBL1,

ROBL2, ROBIRP6) zawierającą model kinematyki robota zgodny z formatem opisanym

w pliku dh.m (patrz przykłady puma560.m, stanford.m ).

2. Utworzyć model robota w programie RoboWorks. Zwrócić uwagę na wierność

odtworzenia oryginału oraz na zgodność kinematyczną z notacją D-H i parametrami

przyjętymi w punkcie 1. Należy pamiętać, aby osiami obrotu lub kierunkami przesunięć

złączy były lokalne osie z. Wyróżnić punkt roboczy efektora w postaci czarnej kulki.

3. Rozwiązać proste zadanie kinematyczne dla zmiennych złączowych określających

położenie bazowe manipulatora i dla zmiennych złączowych równych połowie zakresów

ruchów. Utworzyć trajektorię w zmiennych wewnętrznych łączącą te punkty oraz

wygenerować odpowiadającą jej trajektorię kartezjańską. Zweryfikować uzyskane

trajektorie za pomocą skryptu plotbot.m oraz w programie RoboWorks. Jeśli konieczne,

wprowadzić dodatkowe przeliczenie zmiennych złączowych występujących w Matlabie i

RoboWorks’ie. Zapisać trajektorię w formacie określonym przez skrypt RWSave.m :

tytul='joint_1 joint_2 joint_3 joint_4 joint_5 joint_6';

fid = fopen('nazwa_robota.dat','w');

fprintf(fid,'%s\n',tytul);

%qs – zmienna zawierająca trajektorię robota

fprintf(fid,'%10.2f %10.2f %10.2f %10.2f %10.2f %10.2f\n',qs');

fclose(fid);

4. Utworzyć trajektorię w zmiennych kartezjańskich w postaci kwadratu i wpisanego weń

okręgu leżących w płaszczyźnie poziomej lub pionowej. Rozwiązać odwrotne zagadnienie

kinematyczne dla tej trajektorii zachowując stałą orientację chwytaka (funkcje ctraj.m ,

ikine.m ). Wygenerować rysunki pokazujące zmiany x, y, z w czasie oraz zmiennych

złączowych w czasie. Przeprowadzić procedurę przeliczającą jak w p. 3. Przygotowany

plik uruchomić w środowisku RoboWorks ( Animation / From File ). Wprowadzić zarys

trajektorii do sceny z robotem. Sprawdzić wierność odtwarzania zadanego kształtu.

5. Oszacować parametry dynamiczne analizowanego manipulatora. Uzupełnić zmienną

ROBL1 (ROBL2 lub ROBIRP6) o elementy modelu dynamiki manipulatora (patrz

przykłady puma560.m, stanford.m ). Dokonać syntezy zamkniętego układu regulacji

pozycji z regulatorem typu PD dla każdego stopnia swobody manipulatora (patrz

przykłada zawarty w opisie funkcji fdyn.m ). Sprawdzić działanie układu dla trajektorii z

punktu 4. Dokonać modyfikacji układu sterowania uwzględniając kompensacje sił

grawitacji oraz sił odśrodkowych i Coriolisa. Porównać jakość śledzenia zadanej

trajektorii dla regulatora PD bez i z odprzężeniem nieliniowym. Wykreślić momenty

napędowe złączy manipulatora dla trajektorii z punktu 4.

Robot przemysłowo-dydaktyczny L1

Rys. 1

parametry mechaniczne robota L1:

Robot przemysłowo-dydaktyczny L2

Rys. 2

Obciążenie maksymalne z masą chwytaka

3.2 kg

Zakres ruchu złącza 1

320 °

Zakres ruchu złącza 2

100 °

Zakres ruchu złącza 3

270 °

Zakres ruchu złącza 4 (nadgarstek)

170 °

Zakres ruchu złącza 5 (nadgarstek)

340 °

Maksymalna prędkość złącza 1

0.3 rad/s

Maksymalna prędkość złącza 2

0.5 rad/s

Maksymalna prędkość złącza 3

0.5 rad/s

Maksymalna prędkość złącza 4

12rad/s

Maksymalna prędkość złącza 5

24rad/s

Maksymalny błąd podczas bazowania

± 0.02mm

Dokładność pozycjonowania (ruchy globalne)

± 0.05mm

Dokładność pozycjonowania (ruchy nadgarstka)

± 0.15mm

Masa całkowita części manipulacyjnej

18kg

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: