Voimatakaisinkytketyn teollisuusrobotin simulointi

Abstract

Tämän diplomityön lähtökohtana on kahdessa aikaisemmassa TTKK:n säätötekniikan laitoksella tehdyssä diplomityössä kehitetty teollisuusrobottien simulointiohjelmisto. Tässä työssä ohjelmistoon on liitetty menetelmä teollisuusrobotin voimatakaisinkytkennän simuloimiseksi. Menetelmän perustana oleva robotin ja sen ympäristön vuorovaikutustilannetta kuvaava dynaaminen malli on tämän työntärkein tulos. Paitsi simulointikokeisiin, tätä mallia on tarkoitus jatkossa soveltaa myös voimatakaisinkytkennän stabiiliusongelmien teoreettiseen analysointiin. Ehdotettu simulointimenetelmä perustellaan työn kirjallisessa osassa edeten klassisen vektorimekaniikan perusteista johdonmukaisesti liikerajoitteisen manipulaattorin dynaamisiin yhtälöihin. Näitä liikeyhtälöitä on työssä sovellettu erityisesti sellaisten tilanteiden simulointiin, joissa robotin tarttuja on pakotettu liikkumaan pitkin pintaa tai käyrää. Juuri tälläisissa tilanteissa tarvitaan voimatakaisinkytkentää tavanomaisen asentosäädön riittämättömyyden vuoksi. Myös tarttujan orientaation rajoitteet sekä rajoitepintojen kitkavoimat on työssä liitetty malliin. Ehdotetun simulointimenetelmän havainnollistamiseksi työn lopussa on esitetty liikerajoitteisen Puma-robotin simulointikokeet sekä voimatakaisinkytkennällä että ilman. Työssä on lisäksi kehitetty uusi tehokas manipulaattorien kiihtyvyysmuunnoksen laskentamenetelmä, jota tarvitaan kärkipisteen liikerajoitteiden muuntaisessa yleistettyyn koordinaatistoon. /Kir09