Sterowanie dydaktyczno-przemysłowym manipulatorem antropomorficznym

Abstract

W obecnych czasach liczba robotów każdego roku znacząco wzrasta, co oznacza potrzebę opracowywania i udoskonalania systemów sterowania tymi urządzeniami. Do opracowania robotów wymagana jest rozległa wiedza teoretyczna i warsztat matematyczny. Brak dostępu do tych kompetencji powoduje, że niewiele firm decyduje się na rozpoczęcie własnych projektów w dziedzinie robotyki. Jednym z potencjalnych rozwiązań tych problemów jest robot nadający się zarówno do zastosowań edukacyjnych, jak i przemysłowych. W rozprawie opisano sterowanie robotem zgodnym z powyższą koncepcją, opracowane przy współpracy z przedsiębiorstwem Multiprojekt Automatyka Sp. z o.o. W pracy przeprowadzono analizę istniejących rozwiązań, opisano projekt i implementację systemu sterowania sześcioosiowym manipulatorem edukacyjno- przemysłowym oraz eksperymentalne badania jego działania. Autor opracował architekturę systemu sterowania i dobrał komponenty potrzebne do wykonania prototypu. Zaimplementował rozwiązanie zadania prostego oraz odwrotnego kinematyki dla projektowanego urządzenia i trzy różne algorytmy generacji trajektorii ruchu (w tym TOPP-RA, nie stosowany wcześniej w komercyjnych urządzeniach), a także pięć różnych pętli sterowania pozycją napędów robota. Autor zweryfikował układ sterowania na samodzielnie opracowanym stanowisku badawczym, porównał możliwości robota z urządzeniami innych producentów i wyciągnął wnioski z badań.

In recent times, the number of robots has been increasing significantly each year, indicating a need for the development and refinement of control systems for these devices. Comprehensive theoretical knowledge and mathematical skills are required for robot development. The lack of access to these competencies results in few companies deciding to initiate their own projects. One potential solution to these problems is a robot suitable for both educational and industrial applications. This paper describes the control of a robot consistent with the concept, developed in collaboration with the company Multiprojekt Automatyka Sp. z o.o. The study conducted an analysis of existing solutions, described the design and implementation of the control system for a six-axis educational-industrial manipulator, and carried out experimental research on its operation. The author developed the control system architecture and selected the components needed to create the prototype. He then implemented the solution for the forward and inverse kinematics of the designed device and three different motion trajectory generation algorithms (including the TOPP-RA algorithm, not previously used in commercial devices), as well as five different control loops for tracking the position of the robot's drives. The author verified the developed control system on a self-designed and constructed research station, compared the capabilities of the robot with devices from other manufacturers, and drew conclusions from the conducted research.