2. Лабораторные работы общие указания по безопасности

Студенты допускаются к самостоятельной эксплуатации робота только после изучения правил работы с ним, мер безопасности и под наблюдением преподавателя или учебно-вспомогательного состава лаборатории.

Работу нужно производить только в рамках полученного задания. Все операции производить с соблюдением особой осторожности, при отсутствии людей и посторонних предметов в рабочей области манипулятора (габариты подставки манипулятора). Требуется строго соблюдать предписанные меры безопасности. В противном случае имеется угроза получения травмы людьми или поломки робота.

При угрозе опасности следует немедленно нажать кнопку аварийного останова «АВАРИЯ» – большую грибовидную красную кнопку на лицевой части стойки управления.

Включение электропитания робота и подготовка его к работе осуществляется только преподавателем или учебно-вспомогательным составом лаборатории.

По окончании работы следует убедиться в том, что питание робота электроэнергией и сжатым воздухом выключено.

Лабораторная работа №1

ИЗУЧЕНИЕ РОБОТА РМ-01, ПРАВИЛ РАБОТЫ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Цель работы:изучить правила техники безопасности, основные технические характеристики промышленного робота, особенности построения и организации управления роботом, привить практические навыки составлению элементарной программы, подготовке робота к работе.

Задание:

1). По описанию лабораторной установки:

• изучить правила техники безопасности при работе с промышленным роботом РМ-01;

• изучить основные технические характеристики, особенности построения манипулятора «Puma-560» и системы управления «Сфера-36»;

• освоить принципы построения программ в системе ARPS;

• изучить систему мониторных директив, программных команд и команд редактирования; принципы управления работой промышленного робота.

2). В сооответсвии с Приложением 4 под руководством преподавателя или инженера лаборатории включить систему управления робота и подготовить его к выполнению программ.

3). В систему управления ввести текст программы по индивидуальному заданию и исследовать ее выполнение роботом. При вводе программы и во время длинных пауз питание электропривода должно быть отключено.

4). Оформить отчет о работе. В отчете должны быть основные характеристики промышленного робота, текст программы, результаты исследования работы робота, вывод.

Описание демонстрационной программы

Рассмотрим простую задачу по перемещению детали с помощью манипулятора из точки А пространства (исходное положение детали) в точку В (конечное положение). Эту задачу робот может выполнить с помощью следующих отдельных операций (предполагается, что в начале цикла схват манипулятора разжат):

1. Переместить схват в точку А1;

2. Переместить схват вплотную к детали (A);

3. Сжать захват;

4. Вернуться в точку A1;

5. Переместить схват в точку B1;

6. Переместить схват в точку В;

7. Разжать схват;

8. Вернуться в точку B1.

Вышеуказанная последовательность программного цикла может повторяться столько раз, сколько требуется при условии, что новая заготовка (деталь) автоматически устанавливается вместо предыдущей (в точку А), а старая заготовка убирается из точки В.

Для того чтобы робот начал выполнять приведенную выше программу, необходимо записать эту программу, используя язык программирования ARPS. Для программирования требуется выполнить инициализацию редактора директивой EDIT, после чего записывается название программы (например, PR.1).

Ниже приводится текст этой программы.

>EDITPR.1

PROGRAMPR.1

1. J2LEFTУстановка левой конфигурации

2. GOA1 Перемещение схвата в точкуA1

3. GOAПеремещение схвата в плотную к детали (A)

4. CLOSEСжатие схвата

5. GOA1 Перемещение схвата в точкуA1

6. GOB1 Перемещение схвата в точкуB1

7. GOBПеремещение схвата в точкуB

8. OPENРазжатие схвата

9. GOB1 Перемещение схвата в точкуB1

Первая команда программы – это установка так называемой «левой» конфигурации роботу (левое плечо робота), что необходимо для корректного выполнения программы. Это связано с позиционным расположением робота в лаборатории и конфигурацией точек.

Внимание! Перед выполнением программы необходимо загрузить точки с дискеты в оперативную память путем задания команды LOAD(файлpoints):LOADpoints.L

С помощью команд редактора можно самостоятельно проверить, правильно ли записана программа. Задавая команду P (переход на строку), можно перейти на любую строку программы, например P3. Нажатием клавиши ENTER осуществляется переход на следующую строку и т. д. Выход из режима редактирования программ осуществляется командой E (выход).

Варианты задания точек

Вариант №	Точки А1, A (расстояние между точками, мм)	Точки В1, B (расстояние между точками, мм)	Вариант №	Точки А1, A (расстояние между точками, мм)	Точки В1, B (расстояние между точками, мм)
1	Z11(200), T11	Z21(300), T21	6	Z23(175), T23	Z13(250), T13
2	Z12(150), T12	Z22(225), T22	7	Z11(200), T11	Z22(225), T22
3	Z13(250), T13	Z23(175), T23	8	Z12(150), T12	Z23(175), T23
4	Z21(300), T21	Z11(200), T11	9	Z13(250), T13	Z21(300), T21
5	Z22(225), T22	Z12(150), T12	10	Z22(225), T22	Z13(250), T13

Точки Т11 – Т23 и Z11 –Z23 хранятся на магнитной дискете в файлеpoints.L.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислить меры безопасности при работе с роботом PM-01.

2. Назвать основной состав промышленного робота и его органы управления.

3. Рассказать о конструкции манипулятора «Пума-560».

4. Перечислить основные технические характеристики робота.

5. Какие системы координат использует робот?

6. Состав программного обеспечения робота и основные характеристики системы ARPS?

Лабораторная работа №2

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ СХВАТА РОБОТА ПО ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЛОМАННОЙ С ЗАДАННЫМИ ТОЧКАМИ

Цель работы:привить практические навыки расчета точек требуемой кусочно-линейной траектории схвата манипулятора и составления программы робота РМ-01 на языкеARPS; исследовать качество отработки манипулятором заданной программы движений.

Задание:

1). По заданию преподавателя рассчитать координаты точек планируемой траектории движения схвата робота в основной системе координат.

2). На языке ARPSсоставить программу управления роботом по перемещению конечной точки схвата манипулятора по пространственным прямым, соединяющим назначенные точки, со скоростью 100 мм/с. В точках излома траектории – задержка перемещения на 1 с. В начале работы программы предусмотреть выставку робота в исходное состояние, а далее циклическое повторение заданной пространственной фигуры.

3). Под руководством преподавателя или инженера лаборатории по Приложению 4 включить систему управления робота и подготовить его к выполнению программ.

4). Ввести программу в память системы управления.

5). Исследовать пространственную и временную точность выполнения заданной программы.

6). Оформить отчет о работе. Он должен содержать исходное задание. Необходимые расчеты. Результаты исследований точности отработки линий и временных интервалов. Рисунок с изображением манипулятора, его системы координат и реализованной траектории. Выводы.

Особенность выполнения задания

Анализ точности линейных участков проверять по натянутой нити. Временные отрезки – с помощью секундомера.

Останов циклически работающей программы – по директиве ABORT.

Варианты задания

Конфигурация	Вариант №	Пространственный вид фигуры	Координаты точек излома в базовой СК, мм (x1, y1, z1; x2, y2, z2; x3, y3, z3)
Левая	1	Треугольник	(488.78, 480.88, 284.06; 88.69, 480.88, 484.06; 88.66, 480.81, 84.13)
	2		(88.72, 480.91, 284.03; 480.47, 480.78, 484.06; 480.59, 480.84, 84.06)
	3		(189.03, 480.97, 84.03; 388.97, 480.91, 484.09; -11.03, 480.91, 484.06)
Правая	4		(-634.03, 293.72, 387.56; -434.00, 293.81, 587.47; -234.09, 293.75, 187.44)
	5		(-34.09, 293.78, 387.41; -434.00, 293.81, 587.47; -434.00, 293.88, 187.47)
Примечание для вариантов 1-5: перед выполнением программы необходимо по заданной конфигурации повернуть схват робота (директива CHANGE) на углы o, a, t (град): для левой конфигурации (у робота левое плечо): 90.016, 89.995, 14.645; для правой конфигурации: 89.995, 89.995, 17.725 соответственно.
Левая	6	Прямоугольник	(589.09, 481.00, 83.91; 589.09, 48.84, 384.00; -10.97, 480.84, 384.00; -10.97, 480.88, 83.91)
	7		(388.94, 480.91, -116.09; 388.88, 480.84, 383.91; -11.13, 480.84, 384.00; -11.16, 480.81, -116.00)
Правая	8		(-369.22, 276.22, 298.75; -369.22, 276.22, 698.78; 30.81, 276.19, 698.81; 30.81, 276.19, 298.88)
	9		(30.78, 276.13, 498.88; -369.06, 276.13, 498,84; -369.09, 276.13, 299.00; 30.91, 276.16, 298.97)
	10		(-369.06, 276.13, 698.88; -369.09, 276.13, 299.00; -169.00, 276.06, 298.97; -168, 94, 276.06, 698,94)
Примечание для вариантов 6-10: перед выполнением программы необходимо по заданной конфигурации повернуть схват робота (директива CHANGE) на углы o, a, t (град): для левой конфигурации (у робота левое плечо): 90.022, 89.990, 14.634; для правой конфигурации: 90.000, 90.000, 23.203 соответственно.

Вопросы для самоконтроля

1. Каков порядок включения и выключения робота?

2. Перечислить формат команд и директив системы ARPS.

3. Назвать основной состав мониторных директив.

4. Рассказать об основных программных командах системы ARPS.

5. Объяснить листинг программы.

6. Какая система координат используется в программе, основные ее параметры?

7. Что такое «левая» и «правая конфигурация» робота?

Лабораторная работа №3

РЕАЛИЗАЦИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЙ СХВАТА

Цель работы:привить практические навыки расчета точек требуемой криволинейной траектории и составления программы робота РМ-01 на языкеARPS, исследовать качество отработки манипулятором заданной программы движений.

Задание:

1). По заданной преподавателем кривой в основной системе координат робота рассчитать координаты опорных точек планируемой траектории движения схвата робота. Количество опорных точек – не менее 10 шт.

2). На языке ARPSсоставить программу управления роботом по перемещению конечной точки схвата манипулятора по пространственным прямым, соединяющим назначенные точки, со скоростью 100 мм/с.

3). Под руководством преподавателя или инженера лаборатории по Приложению 4 включить систему управления робота и подготовить его к выполнению программ.

4). Ввести программу в память системы управления.

5). Исследовать пространственную и временную точность выполнения заданной программы.

6). Выполнить дополнительное задание преподавателя.

7). Оформить отчет о работе. Он должен содержать исходное задание. Необходимые расчеты. Результаты исследований. Выводы.

Варианты задания

В назначенном варианте (с 1 по 10) предполагается построение кривой, представляющей пересечение поверхности пространственной сферы и плоскости в трехмерном пространстве. Поверхность сферы произвольного радиуса и плоскость проходят через 3 точки углов треугольника (первые 3 точки углов прямоугольника) с координатами, заданными в аналогичном варианте лабораторной работы №2.

Справка:

Сфера в трехмерном пространстве описывается зависимостью:

,

где – координаты трехмерного эвклидова пространства;– координаты центра сферы по соответствующим осям;– радиус сферы.

В соответствии с представленным уравнением по заданным 3 точкам пространства можно найти параметры сферы путем решения системы уравнений относительно неизвестных относительно переменной:

,

где – координаты заданных точек прямоугольника,i=1,2,3;.

Далее, подставляя найденные значения в выражение для , и задаваясь радиусом (не менее 1000 мм), окончательно найдем искомые значения.

После определения уравнения пространственной сферы назначаются 10 опорных точек требуемой кривой. Это производится путем задания 10 точек одной из координат (в пределах диапазона ее изменения и с учетом замкнутости траектории, причем, с обязательным включением в их состав координат указанных выше точек треугольника или прямоугольника) и вычисления двух остальных координат указанных точек, удовлетворяющих одновременно уравнению сферы и плоскости.

Уравнение плоскости, проходящей через три точки трехмерного эвклидова пространства, описывается зависимостью:

Полученные 10 точек должны описывать круг на плоскости, проходящем через исходные целевые точки трехмерного пространства.

Примечание:

Исходное состояние робота соответствует условиям лабораторной работы №2.

Вопросы для самоконтроля

1. Объяснить порядок записи и чтения файлов на гибкий магнитный диск.

2. Что такое «калибровка» манипулятора и как она выполняется?

3. Как производится редактирование программы?

4. Как выполнить команды на уровне монитора?

5. Рассказать о программных переключателях системы ARPS.

6. Объяснить порядок расчета точек заданной по варианту траектории.

7. Какие операторы были использованы в программе и почему?

Лабораторная работа №4

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА

Цель работы:Привить практические навыки определения координат точек требуемой траектории в режиме обучения и их использовании для составления программы робота РМ-01 по реализации технологического цикла, решения вопросов оптимизации управления роботом. Исследовать эффективность выполнения технологического цикла.

Задание:

1). Под руководством преподавателя или инженера лаборатории по Приложению 4 включить систему управления робота и подготовить его к выполнению программ.

2). В режиме ручного управления определить точки заданного для реализации технологического цикла.

3). Составить программу на языке ARPSдля реализации роботом заданного технологического процесса.

4). Исследовать эффективность выполнения технологического цикла в плане соотношения точности, скорости, отсутствия лишних движений.

5). Оформить отчет о работе. Он должен содержать исходное задание. Необходимые расчеты. Результаты исследований. Выводы.

Содержание работы

На рабочей площадке робота имеется 5 кубиков с занесенными в память системы управления роботы точками: К1, К2, К3, К4, К5, KR (файл pointsK.L). Необходимо составить программу управления манипулятором, чтобы робот самостоятельно мог построить фигуру по заданному варианту в указанной области рабочей зоны. Расстояние между соседними кубиками в горизонтальной плоскости должно быть равно 10 мм.

Варианты задания

№ п/п	Плоскость	Фигура
	Вертикальная
	Вертикальная
	Вертикальная
	Вертикальная
	Вертикальная
	Вертикальная
	Вертикальная
	Горизонтальная
	Горизонтальная
	Горизонтальная

Порядок основных этапов работы:

1. Привести кубики в исходное состояние – кубики, расположенные в ряд в указанном месте. При этом предполагается, что точки К1, К2, К3, К4, К5 – координаты кубиков в исходном состоянии один за другим. Кроме этого используется точка KR, обозначающая рабочее положение схвата над линейкой кубиков.

2. Задать левую конфигурацию робота («левое плечо») и скорость перемещения схвата робота 50 мм/c.

3. Используя ниже приведенные рекомендуемые команды в мониторном режиме системы управления выполнить цикл следующих действий:

– подвести схват манипулятора в точку KR и ориентировать его; разжать схват;

– опустить схват в текущую точку положения кубика;

– сжать схват; вернуться в точку KR;

– перевести хват робота в точку над местом будущего построения и запомнить ее как рабочую точку над фигурой построения;

– далее аккуратно подвести схват манипулятора с кубиком в очередную точку построения фигуры, по необходимости ориентировать схват и отпустить кубик; перед заданием команды по опусканию, вначале измерить линейкой высоту; кроме того, при опускании роботом кубика держать руку на кнопке аварийного отключения привода, чтобы в случае ошибки не вывести робот из строя; для точного позиционирования возможно придется несколько раз его поднять на небольшую высоту, скорректировать координаты в горизонтальной плоскости, затем вновь опустить;

– разжать схват и вернуть его в рабочую точку над фигурой, и далее по указанному циклу.

4. Рекомендуемые команды:

–.GO (имя точки) – перевод схвата в указанную точку (использовать при перемещении схвата в точку с уже известными координатами);

– .MOVE JOINT № шарнира, угол – поворот соответствующего шарнира на указанный угол;

–.MOVES <dx>, <dy>, <dz> – перемещение схвата по соответствующим осям базовой системы координат, мм; при этом схват движется по прямой (использовать при построении фигуры;

– .HERE A – запомнить текущие координаты схвата робота как точка с именем А;

– в программе после использования команд OPEN и CLOSE по разжатию и сжатию схвата необходимо предусмотреть временную задержку не менее 3 с для того, чтобы робот успел выполнить указанное действие пред следующей операцией.

5. Последовательно определить точки фигуры по заданию. Составить программу.

6. Исследовать точность и эффективность программы.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие точечные переменные используются в программном обеспечении робота?

2. Какова процедура назначения заданных точек?

3. Как организовать циклы в теле программы?

4. Как запустить программу на выполнение в циклическом режиме?

5. Пояснить листинг программы.

6. Найти и пояснить способ оптимизации построенного технологического процесса.