PROGRAMOWANIE PRZEMIESZCZANIA CZĘŚCI ELASTYCZNYCH

ZADANIE: Należy zaprojektować przemieszczenia chwytaka manipulatora, którego

zadaniem jest w możliwie krótkim czasie przenieść bezkolizyjnie elastyczne części

(pręty, blachy) pomiędzy znajdującymi się po drodze przeszkodami, na drugą stronę

obszaru zajętego przez te przeszkody (przykładowo pręt zaznaczony na czerwono na

rys.1. ma zostać przeniesiony przez szczeliny pomiędzy szarymi przeszkodami tak, aby

docelowo znalazł się po ich drugiej stronie, na tej samej wysokości jak w położeniu

początkowym – patrz rys.2).

Zakłada się, że manipulator przenosi jednocześnie kilka części. W położeniu docelowym

części te nie powinny wykazywać żadnych drgań.

Przeniesienie części realizowane jest poprzez złożenie (w odpowiednie kolejności)

przemieszczeń pionowych i poziomych chwytaka manipulatora. Przemieszczenia te

(będą one dalej nazywane elementarnymi fazami ruchu) mogą się odbywać albo

ze stałym przyspieszeniem albo ze stałą prędkością. Dla każdego z tych przemieszczeń

należy określić:

- moment rozpoczęcia (jako czas w sekundach od chwili rozpoczęcia pracy)

- czas trwania (w sekundach)

- prędkość końcową w m/s

Ograniczenia parametrów każdego z tych przemieszczeń elementarnych wynikają

z następujących czynników:

- dopuszczalnego przyspieszenia manipulatora w kierunku poziomym i pionowym

- dopuszczalnej prędkości manipulatora w kierunku poziomym i pionowym

- odkształceń przedmiotów przenoszonych, mogących powodować kolizje

Zakłada się, że przemieszczenia w kierunku poziomym nie mają wpływu na odkształcenia

przedmiotów, natomiast przemieszczenia w kierunku pionowym – tak.

Przedmioty chwytane są w środku ich długości. Odkształcenie każdej części na jej

końcu (pionowe wychylenie końca części w stosunku do jej punktu złapanego przez

chwytak) jest określone dla każdej elementarnej fazy ruchu pionowego następującym
wzorem:

w = A(t) + C·a· [1-cos(ω ·t)]/ω²

gdzie:

A – wartość wynikająca z odkształceń pod koniec poprzedniej fazy ruchu

(należy dążyć do tego aby A=0, co można osiągnąć przez zapewnienie

wartości wychylenia w=0 na koniec poprzedniej fazy ruchu)

C – pewna wartość stała

a – przyspieszenie (w m/s²) w danej fazie ruchu (dla ruchu jednostajnego

a=0, natomiast przy hamowaniu a<0)

t – czas (w sekundach) od momentu rozpoczęcia danej fazy ruchu

ω – częstość kołowa drgań własnych danej części

Wartość ω zależna jest od geometrii i własności materiałowych części przemieszczanej

w sposób następujący:

ω = 32096.6823223·h·B/l²

gdzie: B=√(E/ρ) (pierwiastek kwadratowy z wyrażenia E/ρ)

E – moduł Younga dla materiału części (w MPa)

ρ – masa właściwa materiału części (w g/cm³)
h – grubość części (blachy lub pręta)

l – odległość końca części od miejsca chwycenia (w naszym przypadku będzie

to po prostu połowa długości przenoszonej części elastycznej)

Dane wejściowe (założenia) będą dla każdego uczestnika zajęć (zespołu) podane w postaci
tekstowego pliku, zawierającego informacje o częściach przenoszonych, ograniczeniach

prędkości i przyspieszeń manipulatora oraz o geometrii przeszkód (rozszerzenie nazwy
pliku .MDL).

Plik ten zarazem będzie stanowić informację wejściową dla symulatora FLEXIBLE,

umożliwiającą wyświetlenie na ekranie monitora przebiegu całej operacji.

Zadaniem uczestników zajęć będzie zapisanie obliczonych parametrów (opisujących

poszczególne pionowe i poziome przemieszczenia elementarne) w postaci programu

sterującego manipulatorem (plik *.FLX), a następnie sprawdzenie (przeprowadzenie
symulacji) za pomocą programu FLEXIBLE.

PRZYGOTOWANIE: Przed przystąpieniem do ćwiczenia uczestnicy zobowiązani są
do zapoznania się z opisem struktury plików programów sterujących (*.FLX) oraz
plików zawierających założenia (*.MDL)