Sterowanie ruchem manipulacyjnym robota z korekcją błędów wykonania

Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K IE J S e ria : A U T O M A T Y K A z .l 19

________ 1996 N r kol. 1339

J a r o s ła w W A R C Z Y Ń S K I

P o lite c h n ik a P o z n a ń s k a , K a t e d r a A u to m a ty k i, R o b o ty k i i I n f o r m a ty k i

S T E R O W A N IE R U C H E M M A N IP U L A C Y JN Y M ROBOTA Z K O R E K C J Ą B Ł Ę D Ó W W Y K O N A N IA

S t r e s z c z e n i e . P r a c a p r z e d s ta w ia w y n k i b a d a ń n a d s te ro w a n ie m r u c h e m m a n i ­ p u la c y jn y m r o b o t a w p ro c e s a c h m o n ta ż u , d o ty c z ą c y c h p r o b le m u a u to n o m ic z n e j k o re k c ji p o te n c ja ln y c h b łę d ó w w y k o n a n ia . B łę d y t a k i e m o g ą p o w s ta w a ć w w y ­ n ik u d z ia ła n ia w ie lu c zy n n ik ó w , w sz c ze g ó ln o ści z a ś w w y n ik u o g ra n ic z o n e j d o ­ k ła d n o ś c i r o b o ta . Z a p re z e n to w a n e e k s p e ry m e n ty m o n ta ż o w e , o p a r te n a p r z y ję te j k o n c e p c ji s te r o w a n ia a u to k o r e k c ją ru c h u m a n ip u la c y jn e g o , p o k a z u ją , że w y b r a n e z a d a n ia m o n ta ż o w e m o g ą b y ć w y k o n a n e n a w e t w ó w czas, g d y d o k ła d n o ś ć r o b o t a j e s t z n a c z n ie m n ie js z a n iż to le r a n c je p a s o w a n ia łą c z o n y c h e le m e n ó w . W p r a c y d o ­

k o n a n o p r z e g lą d u a k tu a ln e j p r o b le m a ty k i p la n o w a n ia i s te r o w a n ia p r o d u k c ją w e la s ty c z n y c h s y s te m a c h m o n ta ż o w y c h . W sz czeg ó ln o ści o m ó w io n o p ro b le m y w ie- l o k r y te r ia ln e g o ró w n o w a ż e n ia o b c ią ż e ń m a s z y n , s z e re g o w a n ia o p e ra c ji w e la s ty c z ­ n y c h lin ia c h m o n ta ż o w y c h o r a z je d n o c z e s n e g o sz e re g o w a n ia o p e r a c ji m o n ta ż o w y c h i t r a n s p o r to w y c h w e la s ty c z n y c h s y s te m a c h m o n ta ż o w y c h o g ó ln ej k o n fig u ra c ji.

R O B O T F IN E M O T IO N A D JU S T IN G AND CO N TR O L

S u m m a r y . T h e p a p e r p re s e n ts r e s u lts o f o u r re s e a rc h o n ro b o t fin e m o tio n c o n ­ tr o l fo r ro b o tiz e d a s s e m b ly p ro c e s s e s a n d i t c o n c e rn s t h e p r o b le m o f a u to n o m o u s a d ju s t m e n t o f fine m o tio n m is p la c e m e n ts r e s u lte d fro m a n u m b e r o f f a c to r s b u t e s p e c ia lly fro m th e c o n s tr a in e d a c c u ra c y o f ro b o ts . T h e p a p e r a lso d e s c rib e s s o m e a s s e m b ly e x p e r im e n ts b a se d on th e p re s e n te d fin e m o tio n c o n tro l s t r a te g y w h ic h s h o w t h a t fo r so m e ta s k s a su c c ess fu l a s s e m b ly is p o s s ib le e v en t h e n t h e r o b o t a c c u r a c y is c o n s id e r a b le low er th a n th e fit to le ra n c in g o f p a r t s u n d e r a sse m b ly .

1. R obotyzacja procesów montażowych

I s tn ie je p o w s z e c h n e p rz e k o n a n ie ( p a tr z n p . [1, 8]), iż n a jb a r d z ie j u z a s a d n io n y m k ie ­ r u n k ie m ro z w o ju m e to d w y tw a r z a n ia w o b rę b ie d y s k r e tn y c h p ro c esó w p rz e m y s ło w y c h , w o s t a t n i m o k re s ie , o k a z a ły się tz w . e la s ty c z n e s y s te m y p r o d u k c y jn e ( E S P ) , k t ó r e w ra z z filo z o fią C IM (a n g . C o m p u te r - I n te g r a te d M a n u f a c tu r in g ) m o g ą tw o rz y ć d o g o d n e w a ru n k i d l a p o d n o s z e n ia , sz e ro k o ro z u m ia n e j, e fe k ty w n o śc i p ro d u k c ji. P r z e s ła n k ą w d r a ż a n i a ty c h

22B . J . W a rc z y ń s k i

s y s te m ó w j e s t o c z y w iś c ie e la s ty c z n a ( p ro g ra m o w a ln a ) a u to m a ty z a c j a p ro c e s ó w w y tw ó r ­ c z y c h , s t ą d te ż w s y s te m a c h ty c h z n a c z ą c e m ie js c e z a j m u ją r o b o ty p rz e m y s ło w e .

W sz c z e g ó ln o ś c i, w z a a w a n s o w a n y m te c h n o lo g ic z n ie p rz e m y ś le , u t r z y m u j e się d u ż e z a in te r e s o w a n ie w y k o r z y s ta n ie m ro b o tó w w a u to m a ty z a c ji p ro c esó w m o n ta ż u [1, 5 , 6):

p o r ó w n a n ie u d z ia łu p o sz c z e g ó ln y c h te c h n ik w y tw a r z a n ia w o g ó ln ej p ra c o c h ło n n o ś c i p r o ­ cesów w y tw ó rc z y c h p o k a z u je , ż e m o n ta ż sta n o w i w n iej ś re d n io n ie m n ie j n iż 3 0 % i j e s t u d z ia łe m n a jw ię k s z y m p o z a r z ą d z a n iu i z b y c ie , p rz y c z y m ś re d n i u d z ia ł m o n ta ż u n p . w k o s z ta c h w y tw a r z a n ia m a s z y n w ynosi 30-80% . D a n e te w s k a z u ją w y r a ź n ie n a p ro c e s y m o n ta ż u ja k o n a p o te n c ja ln ie z n a c z n e ź ró d ło o b n iż e n ia k o sz tó w w y tw a r z a n ia .

S z e rs z e z a s to s o w a n ie ro b o tó w w p ro c e s a c h m o n ta ż u w y m a g a je d n a k r o z w ią z a n ia w ie lu p ro b le m ó w z w ią z a n y c h z z a p e w n ie n ie m n ie z aw o d n o śc i p r z e p r o w a d z a n ia m o n ta ż u o ra z je g o d o s ta te c z n e j e fe k ty w n o ś c i ¡5, 7]. Z a u w a ż m y , że w y k o n a n ie w ię k sz o ści z a d a ń m o n ta ż o w y c h w y m a g a z d o ln o ś c i s y s te m u m a n ip u la c y jn e g o d o a u to n o m ic z n e j k o re k cji n ie d a ją c y c h się z g ó ry p rz e w id z ie ć b łę d ó w w y k o n a n ia (a n g . f a u lt- to le r a u c e ) [2, 3, 4 , 9]. W s p o m n ia n e b łę d y m o g ą b y ć s p o w o d o w a n e p rz e z c a ły z e s p ó l ró ż n y c h c z y n n ik ó w , s p o ś ró d k tó r y c h m o ż n a w y ró ż n ić o g r a n ic z o n ą d o k ła d n o ś ć r o b o ta . W p r z y p a d k u z a d a ń m o n ta ż u p r e c y z y jn e g o d o ­ k ła d n o ś ć t a m o ż e b y ć n a w e t o k ilk a rzęd ó w w ielk o ści m n ie js z a n iż t o le r a n c je p a s o w a n ia łą c z o n y c h e le m e n tó w .

P r e z e n to w a n a p r a c a n a w ią z u je d o p o d n ie s io n e g o p o w y ż ej z a g a d n ie n ia a u to k o r e k c ji ru c h u m a n ip u la c y jn e g o (a n g . fine m o tio n ) w y k o n y w a n e g o p rz e z r o b o t a , p r z e d s t a w i a j ą c p e w n ą k o n c e p c ję r e a liz a c ji w s p o m n ia n e j a u to k o re k c ji, o ra z w y n ik i e k s p e ry m e n tó w fiz y c z ­ n y c h p rz e p ro w a d z o n y c h w r a m a c h w y k o n a n e g o s ta n o w is k a d o ś w ia d c z a ln e g o o b e jm u ją c e g o r o b o t a b a d a w c z e g o Z e b r a Z E R O o ra z s p e c ja ln ie s k o n s tru o w a n y s y s te m je g o p r o g r a m o w a ­ n i a i s te r o w a n ia [10].

2 . K o n c e p c j a s t e r o w a n i a a u t o k o r e k c j ą

Z a k ła d a m y , iż m e c h a n iz m a u to k o re k c ji p o w in ie n s p e łn ia ć d w ie n a s t ę p u j ą c e f u n k c je p o d s ta w o w e :

1. W y k r y w a n ie z a is tn ia łe g o b łę d u w y k o n a n ia ;

2. P o d e jm o w a n ie a k c ji n a p ra w c z e j z m ie rz a ją c e j do lik w id a c ji p o w s ta łe g o b łę d u .

S te r o w a n ie r u c h e m m a n ip u la c3'jn y m r o b o ta z k o re k c ją b łę d ó w w y k o n a n ia

D o r e a liz a c ji ty c h z a d a ń z a s to s o w a n o s y s te m p ro d u k c ji o p e r u ją c y n a o d p o w ie d n ic h z b io ­ r a c h r e g u ł z e b r a n y c h w b a z ie w iedzy.

M e c h a n iz m d z ia ła n ia s y s te m u w z a k re s ie z a d a n ia p ie rw sze g o j e s t n a s tę p u ją c y : P o w y ­ k o n a n iu k a ż d e g o ru c h u s y s te m w a rs tw y s te ro w a n ia b e z p o ś re d n ie g o r o b o t a o d w o łu je s ię d o w a r s tw y n a d r z ę d n e j, p rz e k a z u ją c je j d a n e s e n s o ry c z n e , tz n . p o m ia r y e n k o d e ró w w p o sz c z e g ó ln y c h w ę z ła c h k in e m a ty c z n y c h o ra z p o m ia r y u m ie s z c z o n e g o w n a d g a r s t k u m a ­ n i p u l a t o r a c z u jn ik a s ił i m o m e n tó w sił w y w ie ra n y c h n a e fe k to r k o ń c o w y . D a n e t e c h a ­ r a k t e r y z u j ą o s ią g n ię ty s ta n w y k o n a n ia z a d a n ia m o n ta ż u . Z a d a n ie m s y s te m u p r o d u k c ji j e s t w e ry fik a c ja te g o s ta n u , tz n . s p ra w d z e n ie , czy j e s t to s ta n , k tó r y p o w in ie n z a is tn ie ć p o b e z b łę d n y m w y k o n a n iu o s ta tn ie g o ru c h u . J e śli j e s t to w ła ś n ie ta k i p o ż ą d a n y s t a n , to w a r ­ s tw a s te r o w a n ia b e z p o ś re d n ie g o m o ż e ro z p o c z ą ć re liz a c ję k o lejn e g o ru c h u p rz e w id z ia n e g o p r o g r a m e m . J e ś li n a to m i a s t o s ią g n ię ty s ta n n ie j e s t s ta n e m p rz e w id z ia n y m ja k o n a s t ę p ­ s tw o w y k o n a n e g o ru c h u , t o z a c h o d z i p o tr z e b a p o d ję c ia a k cji n a p ra w c z e j. P o d ję c ie a k c ji n a p r a w c z e j w y m a g a j e d n a k id e n ty fik a c ji z a is tn ia łe g o s ta n u . Id e n ty fik a c ji te j d o k o n u je się p r z e s z u k u ją c z b ió r re g u ł, k tó r y c h s k ła d n ię p o d a je m y p o n iż e j.

S k ła d n ia re g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u :

< r e g u ła id e n ty fik a c ji s ta n u > ::=

S T A T E I D E N T I F I C A T I O N R U L E < id e n ty fik a to r r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u >

( < l e r m r e g u ły id e n ty fik a c ji s t a n u > )

< c ia ło r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u >

E N D .

< c ia ło r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u > < łis ta < c lc m e n t r e g u ły id e n ty fik a c ji s t a n u > >

< e łe m e n t r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u > : := < p o p r z e d n ia relacja>

< e le m e n t r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u > : : = < d o c e lo w a r e la cja id e n ty fik a c ji s ta n u >

< e le m e n t r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u > : := < w a r u n k i p o z y c ji>

< e le r n e n l r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u > ::= < w a r u n k i s iły >

< e le m e n t r e g u ły id e n ty fik a c ji s t a n u > : := < a k tu a ln a rela cja id e n ty fik a c ji s la n u >

< p o p r z e d n ia re la cja > ::=

P R E V I O U S R E L A T IO N

< a łtc r n a ty w a rcfa cji>

< d o c e lo w a r e la c ja id e n ty fik a c ji a la n u > : :=

G O A L R E L A T IO N

< a lt.e r n a ty w a rela cji>

< w a r u n k i p o z y c ji> ::=

2 3 0 J . W a rc z y ń s k i

P O S I T I O N C O N D IT IO N S

< w y r a ż e n ie lo g ic zn e >

< w a r u n k i s i ly > ::=

F O R C E C O N D IT IO N S

< w y r a ż e n ie Io g iczn e>

< a k tu a l n a r e la cja id e n ty fik a c ji s ta n u > ::=

C U R R E N T R E L A T IO N

< k o n iu n k c ja re la cji>

P r o c e s id e n ty fik a c ji s t a n u b ież ą c e g o m o ż e się z a k o ń c z y ć j e d n y m z n a s tę p u ją c y c h tr z e c h w y n ik ó w :

1. S ta n b ie ż ą c y z o s ta n ie je d n o z n a c z n ie z id e n ty fik o w a n y ;

2. S ta n b ie ż ą c y n ie m o ż e b y ć je d n o z n a c z n ie z id e n ty fik o w a n y ;

3. Ż a d n a r e g u ła id e n ty fik a c ji s ta n u n ie z n a jd u je z a s to s o w a n ia .

P r z y p a d e k p ie rw s z y n ic w y m a g a k o m e n ta rz a , p rz y p a d e k d ru g i n a to m i a s t j e s t tr a k to w a n y ja k o s t a n n ie p o ż ą d a n y , w y m a g a ją c y k o re k cji p o z w a la ją c e j p r z e jś ć d o s t a n u je d n o z n a c z n ie id e n ty fik o w a ln e g o . P r z y p a d e k trz e c i o z n a c z a , ż e n a le ż y b a z ę w ie d z y u z u p e łn ić o n o w e r e g u ły id e n ty fik a c ji s ta n u . K ilk a p rz y k ła d o w y c h s ta n ó w , z id e n ty fik o w a n y c h p r z e z s y s te m w t r a k c ie p r z e p r o w a d z a n ia p o n iż e j o p is a n y c h e k s p e ry m e n tó w , p r z e d s ta w io n o w ta b l i c y 2.

P o z id e n ty fik o w a n iu s ta n u b ie ż ą c e g o , je ś li n ie j e s t o n s ta n e m p la n o w a n y m , n a le ż y p r z e jś ć d o z a d a n ia d ru g ie g o , tj. d o re a liz a c ji a k c ji n a p ra w c z e j, k t ó r a m a z lik w id o w a ć p o ­ w s ta ły b ł ą d . Z a d a n ie to o b e jm u je p rz e d e w s z y s tk im w y b ó r w ła śc iw ej a k cji n a p ra w c z e j.

W y b ó r te n z w ią z a n y je s t z p rz e s z u k iw a n ie m d ru g ie g o z b io ru r e g u ł, k tó r y m o ż n a n a z w a ć r e g u ła m i k o re k c ji. S k ła d n ia ty c h r e g u ł p rz e d s ta w io n a je s t p o n iż e j:

< r e g u la k o r c k c ji> ::=

A D J U S T M E N T RU L E < id c n ly fik a to r r e g u ły k o r e k c ji>

( < l c r m r e g u ły k o r c k c ji> )

< ciału reguły korekcji>

E N D .

< c ia lo r e g u ły k o r e k c ji> ::= < lis ia < e le m e n l r e g u ły k o r e k c ji»

< lis t a < A > > ::= < A >

< lis t a < A » ::= < A > , < lis ta < A > >

S te r o w a n ie r u c h e m m a n ip u la c y jn y m r o b o ta z k o re k c ją b łę d ó w w y k o n a n ia

< e le m e n t r e g u ły k o r e k c ji> < a k tu a ln a rela cja k o r e k c ji>

< c lc m e n l r e g u ły k o r e k c ji> ::= < d o c c ło w a re la c ja k o r e k c ji>

< e lc m e n t r e g u ły k o r c k c ji> ::= < k o r e k c ja >

< a k tu a l n a rela cja k o r e k c ji>

C U R R E N T R E L A T IO N

< a lle r n a ty w a rela cji>

< d o c e lo w a r e la c ja k o r e k c ji> ::=

G O A L R E L A T IO N

< k o n iu n k c ja rela cji>

< k o r e k c ja > : = A D J U S T M E N T < c ia ło k o r c k c ji>

< c / a i o k o r e k c ji> < H sta < e le m e n t k o r e k c ji»

< e le m e n t k o r e k c ji> =

< id e n ly flk a to r ru c h u >

< r u c h >

< d o c e ło w a relacja r u d i u >

< r u c h > : : = M O T I O N < w y r a ż c n ie >

< d o c e lo w a i-elacja r u c h u > ::=

G O A L R E L A T IO N

< a łte r n a ty w a re ła cji>

J a k w y n ik a z p o w y ż sz e g o o p is u , k o lejn o ść w y s tę p o w a n ia p o sz c z e g ó ln y c h e le m e n tó w r e g u ł k o re k c ji i id e n ty fik a c ji s ta n u n ie j e s t is to tn a . P o n a d to m o g ą p o ja w ić s ię re g u ły , w k tó r y c h n ie w y s tę p u je k tó r y ś z e le m e n tó w . P r z y jm u je się w ów czas, że w m ie js c u e le m e n tu , k tó r y n ie w y s tą p i ł, w p is a n y z o s ta ł a to m t r u e .

3. Weryfikacja eksperym entalna

P r z e d s ta w io n a p o w y żej k o n c e p c ja s te r o w a n ia k o re k c ją ru c h u m a n ip u la c y jn e g o b y ła w e ry fik o w a n a d o ś w ia d c z a ln ie . D o p r z e p ro w a d z e n ia e k s p e ry m e n tó w w y k o r z y s ta n o s t a n o ­ w isk o d o ś w ia d c z a ln e o b e jm u ją c e r o b o ta b a d a w c z e g o Z e b ra Z E R O w ra z z je g o s y s te m e m s te r o w a n ia o r a z w y k o n a n y m s y s te m e m p ro g ra m o w a n ia .

Z e b r a Z E R O j e s t r o b o le m o sz e ściu o b ro to w y c h w ę z ła c h k in e m a ty c z n y c h , c h a r a k te r y ­ z u ją c y m się u d ź w ig ie m o k o ło l k G o ra z z a s ię g ie m m a k s y m a ln y m 0 ,6 4 m . W k a ż d y m w ę źle k in e m a ty c z n y m , n a p ę d z a n y m s iln ik ie m p r ą d u s ta łe g o , z n a jd u je się e n k o d e r o p ty c z n y p r z e ­

232 J . W a rc z y ń s k i

z n a c z o n y do m ie r z e n ia k ą ta o b r o tu . P o n a d to , w n a d g a r s tk u r o b o t a u m ie s z c z o n y j e s t c z u j­

n ik sil i m o m e n tó w s il p o z w a la ją c y m ie rz y ć s i l y /m o m e n t y w y w ie ra n e n a e f e k to r k o ń c o w y m n ip u l a to r a . Z e b r a Z E R O j e s t ro b o te m o d o ść d u ż ej d o k ła d n o ś c i p o z y c jo n o w a n ia — z a ­ d a n e p o ło ż e n ia k ą to w e są o d tw a r z a n e z d o k ła d n o ś c ią n ie m n ie js z ą n iż 0 .0 5 s t o p n i a . J e d n a k r o b o t te n m a s to s u n k o w o d u ż e lu zy , co p o w o d u je , że w p r z y p a d k u o d d z ia ły w a n ia s i ł ą n a e f e k to r k o ń c o w y n a s tę p u je , p o d je j d z ia ła n ie m , p rz e s u n ię c ie p u n k t u , w k t ó r y m u m ie s z ­ c zo n y j e s t p o c z ą te k u k ła d u w s p ó łrz ę d n y c h z w ią z a n y z n a r z ę d z ie m . P r z e s u n ię c ie to w y n o s i ś r e d n io o k o ło 3 m m i n ie j e s t o n o m ie rz a ln e w u k ła d z ie s te r o w a n ia r o b o ta , g d y ż e n k o d e r y z n a j d u j ą s ię n a w a la c h siln ik ó w .

J a k j u ż w s p o m n ia n o , p r z e d s ta w io n a pow y żej k o n c e p c ja s te r o w a n ia r u c h e m m a n i p u ­ la c y jn y m z o s t a ł a z a im p le m e n to w a n a w s y s te m ie s te r o w a n ia i p r o g r a m o w a n ia r o b o t a , w k tó re g o a r c h i te k t u r z e m o ż n a w y ró ż n ić tr z y w a rstw y :

1. W a rs tw ę p ie rw s z ą (n a jn iż s z ą ) tw o rz ą sp rz ę to w e u k ła d y w y k o n a w c z e , z a m o n to w a n e w e w n ą tr z m a n ip u la to r a : o b e jm u ją o n e w z m a c n ia c z e m o c y s t e r u ją c e s iln ik a m i p o ­ s z c z e g ó ln y c h w ęzłó w o ra z c h w y ta k a , j a k ró w n ie ż s y s te m a k w iz y c ji d a n y c h s e n s o ­ ry c z n y c h , s k ła d a ją c y się z m u ltip le k s e r a a n a lo g o w e g o w y b ie ra ją c e g o je d e n z s z e ś c iu s y g n a łó w a n a lo g o w y c h c z u jn ik a s il/m o m e n tó w , w z m a c n ia c z a p o m ia ro w e g o w z m a c ­ n ia ją c e g o w y b r a n y s y g n a ł i 1 0 -b ito w eg o p r z e tw o r n ik a a n a lo g o w o -c y fro w e g o , p r z e ­ t w a r z a ją c e g o w z m o c n io n y s y g n a ł a n a lo g o w y n a p o s ta ć cy fro w ą.

2. W a r s tw ę d r u g ą tw o rz y k o m p u te r ty p u P C w ra z z u m ie s z c z o n ą w n im p ł y t ą ro z s z e ­ r z a j ą c ą , n a k tó r e j z n a jd u je s ię s te ro w n ik H C T L 1. S te ro w n ik le n , p o p r z e z u k ła d y H e w le tt- P a c k a r d H C T L 1000, s te r u je w z m a c n ia c z a m i m o c y o r a z o d c z y te m d a n y c h z e n k o d e ró w u m ie s z c z o n y c h n a w a łac h siln ik ó w p o s z c z e g ó ln y c h o si m a n i p u l a t o r a . O p r ó c z te g o , s te r u je o n ró w n ie ż s y s te m e m o d c z y tu d a n y c h s e n s o ra s il i m o m e n tó w . S te ro w n ik te n k o m u n ik u je się z p r o g r a m e m o b słu g i z a im p le m e n to w a n y m w ś r o ­ d o w is k u M ic ro s o ft C i d z ia ła ją c y m p o d k o n tr o lą s y s te m u o p e r a c y jn e g o M S -D O S . W s p o m n ia n y p r o g r a m o b słu g i p o ś re d n ic z y p o m ię d z y s te ro w n ik ie m a w a r s tw ą t r z e ­ c ią ( n a d r z ę d n ą ) , r e a liz u ją c ą p ro g ra m o w a n ie i p la n o w a n ie s te r o w a n ia , p r z y jm u ją c o d n iej p o le c e n ia r a liz a c ji ru c h ó w b ą d ź in n y c h fu n k c ji p o z io m u m a n ip u la to r a .

3. W a r s tw a t r z e c ia — n a d r z ę d n a z o s ta ła z re a liz o w a n a n a o d d z ie ln y m k o m p u te r z e i j e s t z a im p le m e n to w a n a w śro d o w is k u p ro g ra m o w y m L P A 38G -P ro lo g d z ia ła ją c y m

S te r o w a n ie r u c h e m m a n ip u la c y jn y m r o b o ta z k o re k c ją b łę d ó w w y k o n a n ia

R y s. 1. M o n ta ż w a lk a w o tw o rz e F ig . 1. A ssc rn b ly o f c y lin d e r in a p e r t u r e p o r t

p o d k o n tr o lą s y s te m u W in d o w s. D o z a d a ń te j w a rs tw y n a le ż y w ła ś n ie g e n e ro w a n ie s t r a te g i i ru c h ó w k o re k c y jn y c h .

J a k o p r z y k ła d z a d a n ia m o n ta ż u w y b r a n o k la s y c z n e z a d a n ie p o le g a ją c e n a u m ie s z c z e ­ n iu w a łk a w o tw o rz e . D o k ła d n e w a ru n k i z a d a n ia s ą n a s tę p u ją c e : K r ą ż e k s ta lo w y o ś re d n ic y 5 0 n tm , g r u b o ś c i 1 5 m m , z w y w ie rc o n y m c e n tr a ln ie o tw o re m o ś re d n ic y lO m m w k rę c o n y j e s t w im a d ł o t a k , że o ś o tw o ru j e s t s k ie ro w a n a p ionow o. W c h w y ta k u r o b o t a z n a j d u j e się s ta lo w y w a łe k o ś r e d n ic y lO m m i d łu g o śc i 4 8 m m , z a k o ń c z o n y o s t r ą k ra w ę d z ią , t z n . z a ­ ró w n o w a łe k , j a k i o tw ó r n ie p o s ia d a ją śc ię c ia u ła tw ia ją c e g o m o n ta ż . W a łe k u m ie s z c z o n y j e s t n a d o tw o r e m , a je g o oś j e s t ró w n ie ż s k ie ro w a n a p io n o w o . P o ło ż e n ie o tw o ru z n a n e j e s t z d o k ła d n o ś c ią o k . 2 m m , a to le r a n c ja p a s o w a n ia n ic p r z e k r a c z a 0 .3 m m . W ta b lic y 1 z e b r a n o w y n ik i 25 e k s p e ry m e n tó w m o n ta ż o w y c h , ja k ie z o s ta ły p o w tó r z o n e d la p r z e d s t a ­ w io n e g o p o w y ż ej z a d a n ia p a s o w a n ia w a lk a w o tw o rz e. Ł a tw o z a u w a ż y ć , że w s z y s tk ie e k s ­ p e r y m e n ty z a k o ń c z y ły się s ta n e m s 3o, k tó r y j e s t s ta n e m d o c e lo w y m z a d a n ia : o z n a c z a , ż e w a łe k z n a j d u j e się w o tw o rz e . W s z y s tk ie p r z y ję te o z n a c z e n ia s ta n ó w i ru c h ó w o b j a ś n ia j ą ta b lic e 2 i 3.

D o d a jm y , że p r z e d s ta w io n e e k s p e ry m e n ty b y ły p r z e p ro w a d z a n e p r z y ró ż n y c h p o lo ż e -

2 2 A . J . W a rc z y ń s k i

T a b lic a 1 S p o s o b y w y k o n a n ia p rz y k ła d o w e g o z a d a n ia m o n ta ż u

Nr S p o s ó b w y k o n a n ia

s p . 0 iOł 777u , Sji, 171^, iii,, m 2, i lej 7724, i i a , 91i_2, i2aj 7?2i_3, S3a

•sp.i ifli m i _ i, S u , 1724, i i a , i2a, 172i_3, S³a S p.2 io i m i . i j i i i , m4) i i i . m 4, Si„, m u , s 2a, m]_3, s 3o

i? - 3 io. m l . l i i i i . ^4. ilb. m 2, i l e . m4. i 101m u , i2a. 772u , i 3<, s p . t i o , m u , s id , rrii, s ]a, m u , Sia, m u , s 3a

i P-5 i o . m i_ ] , s u , m j , s u , rrii, s )a, m u . i2a. m u . i3a -SP-6 i o . m u , s u , m 4, s ia , m u , S2„, m u . i3o

i P-7 i o , m u , i i a , rrii, i i i . m ^, 5 u , m u , S2a, m u , S3a sp-a io , ri%\_1, S ii, n ii, s u , rrii, i i i , rrii, i u , m u , S2a, i ó u . i3o

■SP‘9 io . m u , S u , m 4, i i a, m u , i2a, m u , i3„

•sp-io io. m u , S u , rrii, s i i , rrii, i i a . m u , S2a. m u , S3,, s p .l l i o , m u , i i i , m i , s u , m j , s u . rn4, s u , m u , 52a, m u . i3a s p .i 2 i o , m u , i i i , rrii, su , rn%, S u , rrii, i i a , o i u , i2a, m u , S3a S P- 13 i o , m u , S u , rrii, su , m2, i u , m i , s 1 a, m u , S2a, m u , S3a Sp.14 io, o i i . i , S u , rrii, s u i, 11*3, i 1,1, 1224, S u , m u , S2a, m u , S3a

•SP-15 io , m u , S]C, m4, i i c i , o>3, S u , m 4, S u , m u , s 2a, m u , 53<,

S p .16 io , m u , S u , 014, i u i , rrij, S\c , m 4, s u , 2224, s j a, m u , S2o, m u , i3o

5P-1 7 i o , m u , S u , m.j, s u i , 013, i u , rrii, s mu , i2„, m u , 53a

i P*18 io , m u , i i c , rrii, i u i , rn3, s u , m 4 , s u , m 4, s u , m u , i2o, m u , 53o i P-19 s o, m u , s u , m 2, s u , rn4, s u , m4, s u , m u , S2», m u , i3a

iP-20 So, m u , S u , rri4, s u i , 2223, s u , 1214, S ji, 1114, s j a, m]_2, i2a, m u , S3a

iP-21 io i ' « u , S u , rrii, sic 1, 1223, S ic, 014, s.ui, m3, S ii, m.4, S ja, m u , s 2a, m u , S3a iP-22 io, m i_i, s u , m 4, S j d , 1223, S u , rrii, S]a, m u , s 2a, m u , s 3a

i P-23 io , 12*1.1, S u , 1124, S u i , m3. S u , rrii, s u , rrii, s i a, mu , i2a, m u j , S3a i P-24 io , m u , s u , 2124, S u , m u , i2„, m u , i3„

n ia c h p o c z ą tk o w y c h o tw o ru , tz n . p rz e d k a ż d ą n o w ą p r ó b ą w y k o n a n ia z a d a n ia k r ą ż e k z o tw o re m b y ł n ie z n a c z n ie (o ok. 3 m m ) p rz e m ie sz c z a n y , a b y w te n s p o s ó b z w ię k s z y ć e f e k t n ie p e w n o ś c i i n ie d o k ła d n o ś c i. P o m im o to w s z y s k ie p ró b y u m ie s z c z e n ia w a łk a w o tw o r z e z a k o ń c z y ły s ię s u k c e s e m .

L I T E R A T U R A

1. B a n a s z a k Z ., J a m p o ls k i L .: K o m p u te ro w o w s p o m a g a n e m o d e lo w a n ie e la s ty c z n y c h s y s te m ó w p r o d u k c y jn y c h . W N T , W a rs z a w a 1991.

2 . D u fa y B ., L a to m b e J .C .: A n a p p ro a c h to a u to m a tic ro b o t p r o g r a m m in g b a s e d o n in d u c tiv e le a r n in g , P r o c . 1 st I n te r n a tio n a l S y m p o s iu m on R o b o tic s R e s e a r c h , M I T P r e s s , C a m b r id g e 19S3.

S te r o w a n ie r u c h e m m a n ip u la c y jn y m r o b o ta z k o re k c ją b łę d ó w w y k o n a n ia

T a b lic a 2 O z n a c z e n ia s ta n ó w

O z n a c z e n ie S ta n o z n a c z a n y

•90 o sie 0] i o-i s ą w s p ó llin io w e , k o n ta k t n ie z a c h o d z i S l a k o n ta k t p o w ie rz c h n i b o c z n e j w a lc a i k ra w ę d z i o tw o ru S i b z a m a la s i ł a k o n ta k to w a

S i c k o n ta k t w tr z e c h p u n k ta c h lu b w a łe k p o z a o tw o re m s l c l w a łe k p o z a o tw o re m - p u n k t k o n ta k tu n a p ła s z c z y ź n ie tt

S i d k o n ta k t k ra w ę d z i w a lc a z k ra w ę d z ią o tw o ru S j a o sie oj i 02 s ą ró w n o le g łe

S j b o sie Oj i Oj n ie s ą ró w n o le g le S 3 a w a łe k j e s t w p o z y cji docelow ej

S 3b w a łe k z n a jd u je się częścio w o w o tw o rz e

S 3c o sie o i i o j s ą ró w n o le g łe , w a łe k s ty k a się z p o w ie rz c h n ią k r ą ż k a S 4a o sie Oi i 02 s ą ró w n o le g le , w a łek n ie d o ty k a k rą ż k a

T a b lic a 3 O z n a c z e n ia ru ch ó w

O z n a c z e n ie R u c h o z n a c z a n y

m u o b r ó t d o k o ła osi aą o k ą t 45° i p rz e s u n ię c ie w d ó ł (p ie rw s z y r u c h ) m i j j o b r ó t d o k o ła osi x i o k ą t —a ( d ru g i ru c h )

m u s w s u n ię c ie w a lk a do o tw o ru (trz e c i ru c h )

TTlj p rz e s u n ię c ie w a lk a w d ó ł o o d le g ło ść u n c e r t . d i s t

m 3 p rz e s u n ię c ie w a lk a p o p o w ie rz c h n i k rą ż k a w k ie r u n k u o tw o ru m 4 n ie w ie lk ie p rz e s u n ię c ie w k ie ru n k u y m a ł a s z ty w n o ś ć w osi Xi m 5 o b r ó t d o k o ła osi x j o k ąt —a

m s w s u n ię c ie w a łk a do o tw o ru

m 7 o d s u n ię c ie w a łk a o d k rą ż k a , u s ta w ie n ie g o n a d o tw o re m (p ie rw s z y r u c h )

3. L o z a n o -P e re z T .: T a s k p la n n in g [in] R o b o t m o tio n : P la n n in g a n d c o n tr o l, e d . M . B r a d y e t a l., M I T P r e s s , C a m b rid g e , 1982, p p . 463-498.

4 . L o z a n o - P e r e z T .: R o b o t P r o g r a m m in g , P ro c e e d in g s o f th e lE liR , J u l y 1983.

5. Ł u n a r s k i J . , S zab ajk o v v icz W .: A u to m a ty z a c ja p ro c e só w te c h n o lo g ic z n y c h m o n ta ż u m a s z y n , W N T , W a rsz a w a . 1993.

6 . P u f f W ., S o lti's W .: P o d s ta w y te c h n o lo g ii m o n ta ż u m a s z y n i u r z ą d z e ń . W N T , W a r­

s z a w a 1980.

7. N o f S .Y .( E d .) : H a n d b o o k o f I n d u s tr ia l R o b o tic s , J o h n W ile y k S o n s, N ew Y ork 1985.

236 J . W a rc z y ń s k i

8. R a n k y P .G .: F M S in C1M . R o b o tic a , vol. 3, 1985, p p . 205-214.

9. T a y lo r R .: A S y n th e s is o f M a n ip u la to r C o n tro l P r o g r a m s fro m T a s k -L e v e l S p e c ific a ­ tio n s , S ta n f o r d U n iv e rs ity A1 M e m o 282, 1976.

10. W a rc z y ń s k i J . , S z m a n d a M .: S te ro w a n ie z a u to k o r e k c ją w p ro c e s ie m a n ip u la c y jn y m r o b o ta , R a p o r t z b a d a ń n r 45-029, K a t e d r a A u to m a ty k i, R o b o ty k i i I n f o r m a ty k i P o lite c h n ik i P o z n a ń s k ie j ( p r a c a n ie p u b lik o w a n a ), P o z n a ń 1995.

R e c e n z e n t: P ro f, d r in ż. H e n r y k K o w a lo w s k i

W p ły n ę ło d o R e d a k c ji d o 3 0 .06.1996 r.

A b s tra c t

T h e p a p e r p r e s e n ts r e s u lts o f o u r re s e a rc h on r o b o t fin e m o tio n c o n tr o l fo r r o b o tiz e d a s s e m b ly p ro c e s s e s a n d it c o n c e rn s m a in ly th e p ro b le m o f a u to n o m o u s a d ju s tm e n t o f fin e m o tio n m is p la c e m e n ts . T h e m is p la c e m e n ts c a n re s u lt fro m a n u m b e r o f f a c to r s , e s p e c ia lly fro m t h e c o n s tr a in e d a c c u r a c y o f ro b o ts . I t h a s b e e n p ro p o s e d to a p p ly p r o d u c tio n s y s te m o p e r a t in g o n a n a p p r o p p r i a te k n o w le d g e b a s e fo r s y n th e s iz in g s e n s o r - b a s e d fin e m o tio n c o n tr o l s tr a te g ie s . B o th t h e s y s te m a n d th e k n o w le d g e b a s e h a s b e e n i m p le m e n te d in L P A -3 8 6 P r o lo g fo r W in d o w s . T h e s y s te m solves tw o ta s k s : an id e n tif ic a tio n o f t h e c o n ­ t a c t s t a t e r e s u lte d fro m t h e l a s t r o b o t m o v e m e n t a n d a p r o p e r c h o ic e o f t h e a d ju s tm e n t s t r a te g y p r o v id e d th e id e n tifie d s t a t e is n o t th e r e q u ire d o n e . T h is s y s te m w a s p la c e d in t h e s u p e r v is o r y le v e l o f t h e th r e e - la y e r d c o n tro l s y s te m o f Z e b r a Z E R O r o b o t w h ic h w as a p p lie d fo r e x p e r im e n ta l v e rific a tio n o f th e p ro p o s e d a p p r o a c h . T h e r e s u lts o f e x p e r i m e n t s w ith a s a m p le p a r t- m a t i n g ta s k h a s b e e n a lso p ro v id e d w ith th e p r e s e n te d p a p e r . T h e y sh o w t h a t fo r s o m e ta s k s a su c c essfu l a s s e m b ly is p o ss ib le e v e n t h e n th e r o b o t a c c u r a c y is c o n s id e r a b le lo w e r t h a n t h e fit to le r a n c in g o f p a r ts u n d e r a sse m b ly .