Сергей Петрович Глушко, доцент кафедры, кандидат технических наук, доцент
кафедра «Инженерия систем управления, материалов и технологий вмашиностроении»
350072
ул. Московская, д. 2
Краснодар
Sergey P. Glushko
2, Moskovskaya St.
Krasnodar
Introduction. One of the tasks of two-link manipulators of industrial robots that move the end-effector along complex trajectories (e.g., robot welder) is associated with the need for careful programming of their movement. For these purposes, manual programming methods or training methods are used. These methods are quite labor-intensive, and they require highly qualified service personnel. A possible solution to the problem of programming the manipulator movements is the simulation of motion with the calculation of angular coordinates. This can help simplify the geometric adaptation of the manipulator in the process of debugging the control program.
Therefore, this work aimed at calculating coordinates for programming the control system of a two-link manipulator operating in an angular coordinate system and moving the end-effector along a complex trajectory (e. g., when welding car bodies). Materials and Methods. A two-link robot manipulator designed for cyclically repeating actions in an angular coordinate system was considered. The manipulator consisted of two rotating links: “arm” and “elbow”, which were fixed on the base. The base could rotate, which provided a third degree of freedom. This configuration increased the working area of the manipulator and minimized the area for its placement in production. The movement of the manipulator end-effector could be performed if the kinematics provided its positioning along three Cartesian and three angular coordinates. For software control of robots, including welding robots operating in an angular coordinate system and performing the movement of the end-effector along a complex trajectory, it was required to calculate the angular coordinates of the movement of the end-effector of a two-link articulated manipulator. The robot control system should determine the position of the tool in the angular coordinate system, converting it for user friendliness into x, y and z coordinates of the Cartesian coordinate system. Results. The relations of angular and Cartesian coordinates have been obtained. They can be used for calculating when programming the control system of a two-link manipulator of an industrial robot and organizing the exchange of information between the user and the control system, as well as for checking the accuracy and debugging the movement of the end-effector of an industrial robot through feedback. Discussion and Conclusion. The presented results can be used for software control of a welding robot operating in an angular coordinate system and performing a complex trajectory of the end-effector of a two-link articulated manipulator (gripper). A manipulator operating in an angular coordinate system can be used for contact spot welding when moving the end-effector along a complex trajectory using a positioning or contouring control system. These systems control the movement of the end-effector along a given trajectory with the help of technological commands.
Введение. Одной из задач двухзвенных манипуляторов промышленных роботов, выполняющих перемещение рабочего органа по сложным траекториям (например, роботов-сварщиков), является необходимость тщательного программирования их движения. Для этих целей используются методы ручного программирования или методы обучения. Эти методы достаточно трудоёмки и требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Возможным вариантом решения проблемы программирования перемещений манипулятора является моделирование движения с расчётом угловых координат. Это может способствовать упрощению геометрической адаптации манипулятора в процессе отладки управляющей программы.
Поэтому целью работы явился расчет координат для программирования системы управления двухзвенным манипулятором, действующим в угловой системе координат и перемещающим рабочий орган по сложной траектории (например, при сварке автомобильных кузовов). Материалы и методы. Рассмотрен двухзвенный манипулятор робота, действующий в угловой системе координат и предназначенный для циклически повторяющихся действий. Манипулятор состоит из двух вращающихся звеньев: «плеча» и «локтя», которые закреплены на основании. Основание может вращаться, что обеспечивает третью степень свободы. Такая конфигурация увеличивает рабочую область манипулятора и минимизирует площадь для его размещения на производстве. Перемещение рабочего органа манипулятора может выполняться, если кинематика обеспечивает его позиционирование по трём декартовым и трём угловым координатам. Для программного управления роботами, в том числе роботами-сварщиками, действующими в угловой системе координат и выполняющими движение рабочего органа по сложной траектории, требуется расчёт угловых координат перемещения рабочего органа двухзвенного шарнирного манипулятора. Система управления роботом должна определять положение инструмента в угловой системе координат, преобразуя его для удобства пользователя в координаты x, y и z декартовой системы координат. Результаты исследования. Получены соотношения угловых и декартовых координат, которые можно использовать для расчёта при программировании системы управления двухзвенным манипулятором промышленного робота и организации обмена информацией между пользователем и системой управления, а также для проверки точности и отладки перемещения рабочего органа промышленного робота с использованием обратной связи. Обсуждение и заключения. Представленные результаты работы могут быть использованы для программного управления роботом-сварщиком, действующим в угловой системе координат и выполняющим сложную траекторию перемещения рабочего органа двухзвенного шарнирного манипулятора (захвата). Манипулятор, действующий в угловой системе координат, можно использовать для контактной точечной сварки при перемещении рабочего органа по сложной траектории с применением позиционной или позиционно-контурной системы управления. Эти системы с помощью технологических команд управляют перемещением рабочего органа по заданной траектории.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.