Laborbericht: BPR-Labor. Datum: Dozentin: Prof. Dr. A. Weigl-Seitz

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1 Prograierübung: Adept Cobra 1/12 vo Laborbericht: BPR-Labor Prograierübung: Adept Cobra Datu: Dozentin: Prof. Dr. A. Weigl-Seitz An der Auarbeitung haben itgewirkt: Manfred Ludwig (686916), Arin Vahidi (704734) und Bernd Schitt (687151)

2 Prograierübung: Adept Cobra 2/12 vo Inhaltverzeichni Einführung Seite 3 Der Roboter Adept Cobra Seite 3 Interpolation Seite 3 Prograierung Seite 4 Veruchvorbereitung Seite 5 Veruchdurchführung Seite 7 Aufgabe 5.1 Seite 7 Aufgabe 5.2 Seite 7 Aufgabe 5.3 Seite 7 Aufgabe 5.4 Seite 7 Aufgabe 5.5 Seite 8 Aufgabe 5.6 Seite 8 Handhabungaufgabe Seite 9 Löung der Aufgabe Seite 10 Quellenangaben Seite 12 Anhänge Seite 12

3 Einführung Prograierübung: Adept Cobra 3/12 vo I zweiten Laborveruch, i Rahen der Vorleung Bewegungteuerung und Prograierung von Roboteryteen, oll nun die prinzipielle Arbeitweie eine Indutrieroboter verittelt werden. Die Teach-In- und Offlineprograierung it den wichtigten Interpolationarten wird an einfachen Beipielen durchgeführt. Der Roboter Adept Cobra 600 Der Adept Cobra it ein o genannter Schwenkar Roboter, auch SCARA-Roboter genannt (SCARA: Selective Copliance Aebly Robot Ar), it drei rotatorichen Gelenken und eine Schubgelenk. Dieer Robotertyp wird vorwiegend zu Betücken, Kleinteilontage, Bohren, Fräßen etc. eingeetzt. In Bild 1 it der echaniche Aufbau de Adept Cobra 600, it de in diee Veruch gearbeitet werden oll, zu ehen. A Handgelenk de Roboter it ein Effektor (Greifer oder Werkzeug) ontiert. Mit diee Effektor it e de Roboter öglich it einer Uwelt in Kontakt zu treten. Der charakteritiche Punkt de Effektor it der TCP (Tool-Center-Point). In unere Fall it dieer Effektor ein Bleitift. Bild 1 Aufbau eine SCARA-Roboter (Adept Cobra 600) Interpolationarten E gibt unterchiedliche Bewegungforen, von denen wir die wichtigten erläutern wollen. PTP-Bahn (Point to Point), LIN-Bahn (linear) und Zirkularbahn PTP-Bahn: Startlage und Ziellage der Gelenke eine PTP-Bahnegent ind durch Teach-In Prograierung oder Offline-Prograierung vorgegeben worden. Steuerung und Gelenkregelung üen dafür orgen, da die Gelenkkoordinaten die Werte der Ziellage einnehen. Dabei ind die Raukurve de TCP i Rau und Zwichenwerte der Orientierung für den Anwender nicht unittelbar vorauehbar und für die Aufgabentellung auch nicht relevant. Die abolute Bewegungfor de Roboter kann ganz zufällig aufallen.

4 Prograierübung: Adept Cobra 4/12 vo LIN-Bahn und Zirkularbahn: Die Linearbahn und die Zirkularbahn ind beide CP-Bahnen. CP it die Abkürzung für Continuou Path. Bei CP-Bewegungen wird die Bahn, die der Roboter dann auch zurücklegt, zwichen zwei Punkten i Rau fetgelegt. Unter Verwendung der Linearinterpolation bewegt ich der TCP dann zwichen dieen zwei Punkten auf einer Geraden. Die wird vor alle dann benötigt, wenn gerade Stücke geklebt oder gefrät werden ollen. Auf der Bahn kann dann die Gechwindigkeit owie Start- und Brebechleunigung vorgegeben werden. Wenn nun z.b. kreibogenförige Werktücke oder Bahnen vorliegen, kot an it den biher bechriebenen Bewegungforen nicht ehr au. Dewegen it in den eiten Roboterteuerungen die Zirkularinterpolation enthalten. Diee Interpolationart tellt einen Kreibogen dar. Der Prograiere bechriebt dieen Kreibogen dann eit durch drei Punkte. Den Startpunkt, eine Zwichenpoition und den Endpunkt. Auch hier können Gechwindigkeit owie Start- und Brebechleunigung vorgegeben werden. Prograierung Die Prograierung eine Roboter erfolg über die bereit erwähnten Arten wie Teach-In- bzw. Offlineprograierung. Dabei werden Bewegungen, die der Roboter auführen oll, vorgegeben und in eine für die Roboterteuerung lebaren Forat abgelegt bzw. übertragen. Teach-In: Der Roboter wird hier über ein Prograiergerät verfahren. Die erfolgt entweder durch Vorgabe der Effektorbewegung, in Bezug zu eine ruhenden karteichen Koordinatenyte, oder durch Verfahren der einzelnen Achen. Der Prograiere fährt in beiden Varianten gewünchte Poitionen und Orientierungen de Effektor (TCP) an, u diee dann i Progra abzupeichern. In der weiteren Prograertellung können diee Gepeicherten Stellungen dann beliebig oft angefahren bzw. verwendet werden. Offline: Hier wird wie bereit i erten Veruch da Progra gechrieben ohne da an ich bei Roboteryte elbt befinden u. Allerding üen dann natürlich die Koordinatenytee de Roboter, der Ugebung und auch der Arbeitrau genau bekannt ein. Dann können gewünchte Stellungen über die jeweiligen Koordinaten eingegeben werden. Da Progra wird hier nun auch wie bei der Teach-In- Methode ertellt. Diee wird dann vor Ort in die Roboterteuerung geladen und kann augeführt werden. Roboterteuerung: Die Aufgabe der Roboterteuerung it prinzipiell die Anteuerung der Antriebotoren der einzelnen Achen. Die Vorgabe der Achtellungen entnit die Steuerung au de vo Prograierer ertellten und kopiliert abgelegten Progra, u oit die erwünchte Bewegung zu interpolieren. Die einzelnen Zwichenwerte für die Gelenke werden hierbei durch fete Rechenregeln berechnet (Interpolation). Diee Zwichenwerte ergeben den Sollwert für jede Gelenk. Die Sollwerte und Mewerte werden dann von der Regelung interpretiert, u oit geeignete Stellwerte für die Motorenteuerung vorzugeben.

5 Veruchvorbereitung Prograierübung: Adept Cobra 5/12 vo Aufgabe 4.1 Einatz von Interpolationarten Punktchweißen: Fräen: Bahnchweißen: Klebeauftrag: Lackieren Halbkugel: PTP Linearbahn, Zirkularbahn Linearbahn Linearbahn Zirkularbahn Aufgabe 4.2 Ertellen eine Roboterprogra Progracode:.PROGRAM punkte() POINT punkt POINT punkt POINT punkt POINT punkt POINT punkt POINT punkt POINT punkt ACCEL 25,25 SPEED 75, alway MOVE punkt1 MOVES punkt2 MOVE punkt3 ACCEL 90,90 MOVE punkt4 SPEED 50 MOVES punkt5 SPEED 80, ALWAYS MOVE punkt6 MOVES punkt7.end Beerkungen: -> Deklaration der Punkte it Naen und Koordinaten -> Fetlegen: Start / Brebechleunigung -> Gechwindigkeit fetlegen (dauerhaft) -> Den Punkt anfahren -> Den nächten Punkt anfahren -> Ändern der Gechwindigkeit (dauerhaft) -> Den Punkt anfahren

6 Aufgabe 4.3 Vergleich PTP-Bahn, Linearbahn und Zirkularbahn Prograierübung: Adept Cobra 6/12 vo a) Nein, weil die Gelenke die angegebenen Winkelwerte nicht überchreiten können. Würden beide Gelenke von 0 bi 360 gefahren werden können, gäbe e zwei Löungen für den Zielwinkel. b) Die Steuerung weigert ich vo Punkt A nach B zu fahren, da ie ont außerhalb ihre Arbeitbereiche wäre. Da die aber nicht öglich it, kann von Punkt A nach B nur in einer PTP- Bahn gefahren werden. c) Der Zwichenpunkt liegt auf der Y-Ache in poitiver Y Richtung. Der Abtand beträgt 0,5, von der Bai de Koordinatenyte au geehen. Aufgabe 4.4 Vorbereitung einer Bahn für einen Klebetreifen a) 20% = 15 2 S ( 0,1; 0,2) und Z (0,1;0,2 ) 0,1 0,4 0,1 t 1 = = 0, 6, t = = 4 und t b = = 0, 6 0,15 2 0,1 0, (0,6) = 0,15 (0,6) = 0, Darau ergeben ich die Punkte: R 1(0,1; 2,3) und R 2 (0,1; + 2,3) b) Progracode:.PROGRAM diagonale() point punktr point Punktr ACCEL 20,20 SPEED 100 MMPS ALWYS MOVE punktr1 MOVES punktr2.end Beerkungen: -> Deklaration der Punkte it Naen und Koordinaten -> Fetlegen: Start und Brebechleunigung -> Gechwindigkeit fetlegen (dauerhaft) -> Zu Startpunkt fahren -> Klebevorgang auführen

7 Veruchdurchführung Prograierübung: Adept Cobra 7/12 vo In der Veruchdurchführung haben wir zuert da in der Vorbereitung augearbeitete Progra eingegeben, u un it der Funktion de Prograiergeräte und der Prograieroftware vertraut zu achen. Aufgabe 5.1 Praktiche Übungen <keine Dokuentation vorhanden> Aufgabe 5.2 Vor-/ Nachteile der Bewegung in Roboter-(RobKo) und Karteichenkoor. (KaKo) RobKo KaKo Vorteile - Jede Gelenktellung kann direkt und genau vorgegeben werden - Gelenke bzw. Arteile können individuell verfahren werden, u z.b. Kolliionen beer zu vereiden - Man kann den TCP direkt i Koordinatenyte verfahren - E it leichter einzelne Poitionen direkt anzufahren - Wirkung nur auf eine Koordinate öglich, bei eventueller Verchiebung aller Gelenke Nachteile - E it nicht öglich eine Gerade Bewegung de TCP zu teuern - Da Verfahren de TCP zu einer betiten Poition dauert länger und kann ehr üha ein - Die Gelenkbewegungen ind i einzelnen nicht vorherehbar - Auf ögliche Schwenkbewegungen der Arteile kann kein Einflu genoen werden Aufgabe 5.3 / 5.4 Zeichnen einer Diagonalen Dazu haben wir folgende kleine Progra gechrieben. Wir haben die Diagonale einal it einer PTP-Bahn und einal it einer LIN-Bahn gezeichnet. Die Unterchiede waren zu erwarten (iehe Anhang (1)). Progra für die PTP-Bahn über Tech-In. Aufgabe 5.3: Progracode: Beerkungen:.PROGRAM diagonale() ACCEL 65,65 -> Fetlegen der Start und Brebechleunigung SPEED 30 ALWAYS -> Gechwindigkeit fetlegen (dauerhaft) APPRO poe1,50 -> Den Punkt anfahren it Abtand 50 MOVE poe1 -> A Punkt anetzen it Abtand 0 MOVE poe2 -> Die eigentliche Bahn abfahren PTP-Bahn APPRO poe2,50 -> Vo Punkt abetzen it Abtand 50.END

8 Prograierübung: Adept Cobra 8/12 vo Progra für die LIN-Bahn über Offline. Aufgabe 5.4: Progracode: Beerkungen:.PROGRAM diagonale() ACCEL 50,50 -> Fetlegen der Start und Brebechleunigung SPEED 500 MMPS ALWAYS -> Gechwindigkeit fetlegen (dauerhaft) APPRO poe1,50 -> Den Punkt anfahren it Abtand 50 MOVES poe1 -> A Punkt anetzen it Abtand 0 MOVE poe2 -> Die eigentliche Bahn abfahren LIN-Bahn APPRO poe2,50 -> Vo Punkt abetzen it Abtand 50.END Da fünffach zykliche Abfahren wird durch den Befehl <ex diagonale, 5> realiiert. Beerkung: Die Werte der Poitionen poe1 und poe2 wurden i Labor nicht it augedruckt. Wir haben leider vergeen diee zu notieren. Aufgabe 5.5 Vor- und Nachteile der PTP- bzw. LIN-Bahn PTP-Bahn LIN-Bahn Vorteile - für Bahnen die al Geraden verlaufen ollen ohne weitere Prograieraufwand öglich nur Start- und Zielpunkte angeben - für die volle Bewegunggechwindigkeit de Roboter aunutzbar - für alle Manöver innerhalb de Arbeitraue öglich - vorherehbare Bewegung de Roboter - Genauer und geradliniger verlauf der Bahn - ier der kürzete Weg zwichen zwei Punkten Nachteile - unvorherehbare Bewegung de Roboter - Ungenauer Bahnverlauf - eiten nicht der kürzete Weg zwichen zwei Punkten - Nicht volle Aunutzbarkeit der Gechwindigkeit - nicht für alle Manöver innerhalb de Arbeitraue öglich, da begrenzter Bereich Aufgabe 5.6 Handhabungaufgabe zur Siulation einer Fräbahn, die wir in eigener Vorgehenweie berechnet und prograiert haben. Da Progra it koentiert und dokuentiert.

9 Handhabungaufgabe Abfahren einer vorgegebenen Bahn Prograierübung: Adept Cobra 9/12 vo In diee Veruchteil oll da Fräen einer Profilbahn iuliert werden. Hierzu oll die unten abgebildete Figur it de Roboter gezeichnet werden. Die Orientierungwinkel haben in allen Poitionen folgende Werte: y = 0 ; p = 180 ; r = 90 Der Bleitift berührt da Papier bei folgender Z-Koordinate: Z = 188 Die Gechwindigkeit oll bei allen Bahnen den Wert 0,2 / haben. Der Wert für Bechleunigen und Abbreen oll 50% ein. Berechnen Sie alle Poitionen, die ie benötigen, u die Figur abzufahren. Denken Sie daran, da e in der Autoatiierungtechnik auf die Zeit ankot; wählen Sie alo einen kurzen Weg. Überlegen ie it welchen Bewegungarten ie welche Bahn fahren. Achten ie darauf, da keine Bahn doppelt gefahren wird. Benutzen Sie geeignete Befehle, u die Anzahl der Poitionen gering zu halten. Erzeugen ie ein Progra, zeigen ie da Progra eine Betreuer und fahren e danach ab.

10 Prograierübung: Adept Cobra 10/12 vo Löung der Aufgabe Al erte waren die benötigten Eckpunkte zu berechnen. Wir haben die innvollte Reihenfolge gewählt (kürzeter Weg) und die Punkte zunächt nueriert. Wir haben folgende Koordinaten berechnet: Nae x() y() z() Y( ) p( ) r( ) po po po po po po po po po po po po po po po po

11 Prograierübung: Adept Cobra 11/12 vo Al nächte haben wir da Progra in der Offlineprograierung gechrieben und anchließend augeführt. Da Ergebni it in Anhang (2) zu ehen. Progracode:.PROGRAM diagonale() SPEED 200 MMPS ALWAYS ACCEL 50,50 APPRO po1,20 MOVE po1 MOVES po2 APPRO po2,20 APPRO po3,20 MOVE po3 MOVES po4 MOVES po5 MOVES po6 APPRO po6,20 APPRO po7,20 MOVE po7 MOVES po8 APPRO po8,20 APPRO po9,20 MOVE po9 MOVES po10 APPRO po10,20 APPRO po11,20 MOVE po11 MOVES po12 MOVES po13 MOVES po14 APPRO po14,20 APPRO po15,20 MOVE po15 MOVES po16 APPRO po16,20 END Beerkungen: -> Gechwindigkeit fetlegen (dauerhaft) -> Fetlegen der Start und Brebechleunigung -> Den Punkt anfahren it Abtand 20 -> A Punkt anetzen it Abtand 0 -> Die eigentliche Teil-Bahn abfahren LIN-Bahn -> Vo Punkt abetzen it Abtand 20 -> Den nächten Punkt anfahren it Abtand 20 Ab hier wiederholen ich die Vorgänge für alle Poitionen bzw. Teil-Bahnen. Daher keine Koentare ehr! Während der Bleitift da Papier berührt, alo gefrät wird, fahren wir die Teilbahnen ittel LIN-Interpolation ab. Während de Anfahren der Punkte, alo vor de Anetzen de Bleitifte auf da Papier, fahren wir it PTP-Interpolation u zuätzlich Zeit zu paren. Die Break Befehle dienen de vereiden de Überchleifen, dait die nächte Bahn genau i Ende der vorangegangenen anetzt bzw. aufhört.

12 Quellenangaben Prograierübung: Adept Cobra 12/12 vo Laborkripte: Prograierübung a Adept Cobra (Prof. Dr. A. Weigl-Seitz) Literatur: Indutrieroboter Methoden der Steuerung und Regelung (Dr.-Ing. Wolfgang Weber, Fachbuchverlag Leipzig) Anhänge: Originale au de Labor Die Original Audrucke der Prograe au de Labor und die ertellten Plot durch den Roboter, ind i Folgenden angehängt.