Návrh a realizace řízení robotického ramene pro výukové účely

Lukáš BÍLEK

Bachelor's thesis

Design and implementation of robotic arm control for teaching purposes

Abstract:

Tato práce se zaměřuje na návrh a realizaci řídicího systému pro ovládání robotického ramene Tinkerkit Braccio s využitím platformy Arduino Uno. Součástí je i realizace fyzického modelu robotického pracoviště s hardwarovými prvky. V teoretické části práce je nejprve popsána základní teorie robotických manipulátorů a důležité pojmy z robotiky. Dále jsou popsány základy kinematiky robotů a pohybové struktury. Nakonec je představen použitý hardware. Praktická část práce se pak zabývá řešením inverzní kinematické úlohy ramene s pěti rotačními klouby, řešením linearizace pohybu ramene a implementací těchto řešení do ovládacích funkcí robotu. Dále jsou popsány algoritmy a uživatelské instrukce, které tyto algoritmy využívají. Z algoritmů a instrukcí jsou dále sestaveny demonstrační úlohy. Práce implementuje i vlastní vyvinutý hardware (3D tištěný světelný maják) a bezpečnostní prvek (nouzové tlačítko). Nakonec jsou k robotickému pracovišti vytvořeny manuály pro obsluhu a popis demonstračních úloh.

Abstract:

The aim of this thesis is to design and develop a control system for controlling the Tinkerkit Braccio robotic arm using the Arduino Uno board. It also includes the created model of the robotic workstation with hardware elements. In the theoretical part of the thesis, the basic theory of robotic manipulators and important concepts of robotics are first described. Then the basics of robot kinematics and motion structures are described. Finally, the hardware used is introduced. The practical part of the thesis presents the solution of the inverse kinematic of a robotic arm with five rotary joints, then the solution of the linear arm motion is presented, and the implementation of these solutions in the robot control functions is shown. Furthermore, the algorithms and user instructions are described. Sample tasks are also created from the developed instructions. The thesis also implements self-developed hardware (3D printed light beacon) and a safety feature (emergency stop button). Lastly, operational manuals for the robotic workstation are created.

Keywords

Robotické rameno, Arduino Uno, Inverzní kinematická úloha, Linearita pohybu, Model robotického pracoviště

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Petr Haberzettl

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Informatics / Information Systems