Zvyšování přesnosti manipulátorů

Michal Vocetka

Disertační práce

Manipulator accuracy improvement

Anotace:

Předkládaná disertační práce se zabývá možnostmi zvyšování přesnosti šestiosých angulárních manipulátorů s ohledem na vlastnosti jejich mechanické struktury. Práce popisuje postupy a dosažené výsledky dvou řešených výzkumných oblastí. V úvodu této práce jsou popsány příčiny vzniku nepřesností u průmyslových manipulátorů, norma, která se zabývá měřením klíčových provozních parametrů, inženýrské i vědecké postupy pro detekci nepřesnosti a případnou kompenzaci. Rovněž jsou popsány vhodné systémy pro měření přesnosti robotů. Dále jsou stanoveny cíle práce, tyto vycházejí z tezí disertační práce a konkrétních výzkumných úkolů, které byly a jsou na katedře robotiky řešeny. Vlastní práce je dělena do kapitol dle řešených témat. První výzkumnou oblastí je zkoumání vlivu směru přiblížení na dosažitelnou opakovatelnost. V rámci tohoto výzkumu byl za pomocí víceosých akcelerometrů a vysokorychlostního DIC kamerového systému zkoumán vliv směru přiblížení do měřeného bodu, na dosažitelnou opakovatelnost, byly realizované experimenty, jejichž cílem bylo tento vliv potvrdit a zároveň vyloučit ovlivnění zjištěných výsledků dalšími vlivy jako je kupříkladu drift, konkrétní pozice, hmotnost neseného objektu manipulace, rychlost přiblížení či vliv konkrétního robotu. Experimenty prováděné pro potřeby tohoto výzkumu byly realizovány na dvou robotech ABB IRB1200 5/09. V rámci následného výzkumu v oblasti zvyšování přesnosti manipulátorů byla experimentálně zjišťována míra vlivu změny teploty ramene robotu na dosahovanou opakovatelnost. Pro potřeby tohoto výzkumu byla dvojice robotu ABB IRB1200 5/09 a robot UR10e osazen aparaturou pro snímání aktuální teploty a rovněž bylo připraveno jednoúčelové měřicí hnízdo s konfokálním a liniovými senzory pro víceosé měření. Cílem je navržení postupu pro kompenzaci driftu, při znalosti aktuální teploty ramene robotu. V závěru práce lze nalézt zhodnocení dosažených výsledků.

Abstract:

The presented thesis deals with the possibilities of increasing the precision of six-axis angular manipulators with respect to the properties of its mechanical structure. The paper describes the procedures and the achieved results of the two proposed research areas. The introduction of this thesis describes the causes of errors of industrial robots. A standard that defines the measurement of a key operating parameters, engineering and scientific procedures for error detection and possible compensation as well as suitable systems for measuring the precision of robots is also described. Furthermore, the aims of the work are set, these are based on a specific research task that have been and are being solved at the Department of Robotics. The work itself is divided into chapters according to the topics addressed The first research area is the research of the influence of the approach direction on the achievable repeatability. In the framework of this research, the influence of the approach direction on the measured target, on the achievable repeatability was investigated using multi-axis accelerometers and a high-speed DIC camera system. Several experiments were performed to confirm this influence and at the same time to exclude the influence of the obtained results by other influences such as specific position, weight of the carried object of manipulation, approach speed or influence of a specific robot. Experiments performed for this research were performed on two ABB IRB1200 5/09 robots. As part of the subsequent research in the field of increase of the accuracy of manipulators, the degree of influence of the change in the temperature of the robot arm on the achievable repeatability was experimentally determined. For the needs of this research, a pair of ABB IRB1200 5/09 robots and a UR10e robot were equipped with temperature sensing equipment for on-line measurement and a single-purpose measuring nest with confocal and two laser profilers for multi-axis measurements was also prepared. The aim is to propose a procedure for drift compensation, based on the current temperature of the robot arm. At the conclusion of this paper, you can find an evaluation of the results.

Klíčová slova

Přesnost robotu, Opakovatelnost robotu, Drift, Tepelná roztažnost, Robotika

Keywords

Robot Precision, Robot Repeatability, Drift, Thermal Expansion, Robotics

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 5. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 31. 8. 2022
• Vedoucí: Zdenko Bobovský
• Oponent: Tomáš Kot, Petr Čermák, Ján Semjon

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta strojní

Doktorský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Robotika