Robot 6-Axis/cs

Tutorial
Topic
Robot Workbench
Level
Intermediate
Time to complete
Unknown
Authors
FreeCAD version
Example files
See also
None

Overview

Popis vychází ze systému Denavit-Hartenberg Parameter, podobně jak popisuje John J. Craigs v knize "Introduction to Robotics".

Příklad Kuka

Kuka KR-16

Kinematika

3D aplikace

Segment	Parameter	Popis
		Základní konfigurace
	${\displaystyle \theta _{1}=q_{1}}$ ${\displaystyle d_{1}=675mm}$ ${\displaystyle a_{1}=260mm}$ ${\displaystyle \alpha _{1}=-90}$°	Segment 1
	${\displaystyle \theta _{2}=q_{2}-90}$° ${\displaystyle d_{2}=0mm}$ ${\displaystyle a_{2}=680mm}$ ${\displaystyle \alpha _{2}=0}$°	Segment 2
	${\displaystyle \theta _{3}=q_{3}}$ ${\displaystyle d_{3}=0mm}$ ${\displaystyle a_{3}=0mm}$ ${\displaystyle \alpha _{3}=90}$°	Segment 3
	${\displaystyle \theta _{4}=q_{4}}$ ${\displaystyle d_{4}=-670mm}$ ${\displaystyle a_{4}=0mm}$ ${\displaystyle \alpha _{4}=-90}$°	Segment 4
	${\displaystyle \theta _{5}=q_{5}}$ ${\displaystyle d_{5}=0mm}$ ${\displaystyle a_{5}=0mm}$ ${\displaystyle \alpha _{5}=90}$°	Segment 5
	${\displaystyle \theta _{6}=q_{6}}$ ${\displaystyle d_{6}=0mm}$ ${\displaystyle a_{6}=-158mm}$ ${\displaystyle \alpha _{6}=180}$°	Segment 6

Řídí se následující tabulkou:

Kinematická tabulka

${\displaystyle i}$	${\displaystyle \theta }$	${\displaystyle d}$	${\displaystyle a}$	${\displaystyle \alpha }$
1	q1	675 mm	260 mm	-90°
2	q2 - 90°	0 mm	680 mm	0°
3	q3	0 mm	0 mm	90°
4	q4	-670 mm	0 mm	-90°
5	q5	0 mm	0 mm	90°
6	q6	-158 mm	0 mm	180°

Protože roboty Kuka nemají všechny osy do 0 v nakreslené L-pozici, musíme změnit osy 2 a 3 o 90°.

Kinematická tabulka

${\displaystyle i}$	${\displaystyle \theta }$	${\displaystyle d}$	${\displaystyle a}$	${\displaystyle \alpha }$
1	q1	675 mm	260 mm	-90°
2	q2	0 mm	680 mm	0°
3	q3 - 90°	0 mm	0 mm	90°
4	q4	-670 mm	0 mm	-90°
5	q5	0 mm	0 mm	90°
6	q6	-158 mm	0 mm	180°

V popisu robota jsou navíc i informace o ose:

Výsledkem je kompletní tabulka:

Kinematická tabulka

${\displaystyle i}$	${\displaystyle \theta }$	${\displaystyle d}$	${\displaystyle a}$	${\displaystyle \alpha }$	${\displaystyle \theta _{min}}$	${\displaystyle \theta _{max}}$	Axis Speed
1	0	675	260	-90	-185	185	156
2	0	0	680	0	-155	35	156
3	- 90	0	0	90	-130	154	156
4	0	-670	0	-90	-350	350	330
5	0	0	0	90	-130	130	330
6	0	-158	0	180	-350	350	615

Vizuální reprezentace

FreeCAD může generovat neupravený vizuální výstup kinematické taulky. Ale pokud se chcete dostat blíž k realitě, můžete pro simulaci použít VRML soubor s tvary robota. Např. dodávané Kuka soubory pro jejich model. Při vytváření specifického robota ve FreeCADu je natahován soubor VRML. Pokud je FreeCADu umožněno posunovat osy, musí být upraven VRML soubor a vloženy speciální transformační uzly, které FreeCAD může nalézt a manipulovat s nimi.

Ještě jednou ukážeme příklad Kuka KR 16. Začínáme od řádku 1:

#VRML V2.0 utf8
#
# This VRML97 file was exported using eM-Workplace
# (c) Tecnomatix Technologies GmbH & Co. KG
#     Heisenberg-Bogen 1
#     D-85609 Aschheim-Dornach
#     GERMANY
#
#Background
#{
#   skyColor   [0.752941 0.752941 0.752941]
#}
Transform
{
   #rotation 1 0 0 -1.5707963
   #scale .001 .001 .001
   children
   [
           DEF AOBJ_0001_000_TRAFO Transform
           {
              children
              [
...

Vidíte, že tento soubor je dodáván se simulačním software robota zvaným Tecnomatix. Odstraňte poznámku a vložte tam URL, ze které jste tento soubor získali, protože Tecnomatix nemá žádný copyright na obsah souboru. Je to pouze konvertor! Nejdřív odstraňte uzel Background. Potom odstraňte uzly rotation a scale abyste dostali model v mm a kolmou Z.

A teď na konci:

  ] }
  ] }
  ] }
  ]
}
#ROUTE SENS_04_OBJ.rotation_changed TO AXIS_04_OBJ.rotation
#ROUTE SENS_27_OBJ.rotation_changed TO AXIS_27_OBJ.rotation
#ROUTE SENS_32_OBJ.rotation_changed TO AXIS_32_OBJ.rotation
#ROUTE SENS_44_OBJ.rotation_changed TO AXIS_44_OBJ.rotation
#ROUTE SENS_46_OBJ.rotation_changed TO AXIS_46_OBJ.rotation
#ROUTE SENS_49_OBJ.rotation_changed TO AXIS_49_OBJ.rotation
#DEF AnySIMTimer TimeSensor
#{
#   cycleInterval 1.000000
#   loop          TRUE
#}

Odkomentujte TimeSensor a 6 routes. Těch 6 řádků určuje kde jsou aktuální osy robota! Nejdříve se podívejte po "AXIS_04_OBJ" což Vás přivede na následující místo:

...
    Transform { rotation 1 0 0 1.570796 children [
        DEF SENS_04_OBJ-0001 CylinderSensor
        {
           diskAngle 1.570796
           minAngle  -3.228859
           maxAngle  3.228859
           offset    0.000000
        }
      DEF FREECAD_AXIS1 Transform { rotation 0 1 0 0 children [
      DEF AXIS_04_OBJ-0001 Transform
     {
        children
        [
        Transform { rotation 1 0 0 -1.570796 children [
           DEF AOBJ_0001_003_TRAFO Transform
           {
              rotation 1.000000 0.000000 0.000000 3.141593
              translation -600.000000 500.000000 300.000000
              children
              [
...

Přesně nad definici tohoto uzlu musíte vložit řádek "DEF FREECAD_AXIS1 Transform { rotation 0 1 0 0 children [" což je odkaz pro FreeCAD aby se přesunul na osy.

A teď to samé pro FREECAD_AXIS2,FREECAD_AXIS3,FREECAD_AXIS4,FREECAD_AXIS5 a FREECAD_AXIS6. Nezapomeňte na uzavírací závorky na konci souboru a pak jste hotovi!

Při konkretizaci robota můžete natáhnout VRML:

App.activeDocument().addObject("Robot::RobotObject","Robot")
App.activeDocument().Robot.RobotVrmlFile = "C:/_Projekte/FreeCAD0.9_build/mod/Robot/Lib/Kuka/kr16.wrl"

což by mělo dát tento výsledek:

KR 210

Data sheet

Kinematická tabulka

${\displaystyle i}$	${\displaystyle \theta }$	${\displaystyle d}$	${\displaystyle a}$	${\displaystyle \alpha }$	${\displaystyle \theta _{min}}$	${\displaystyle \theta _{max}}$	Axis Speed
1	0	750	350	-90	-185	185	156
2	0	0	1250	0	-155	35	156
3	- 90	0	0	90	-130	154	156
4	0	-1100	0	-90	-350	350	330
5	0	0	0	90	-130	130	330
6	0	-230	0	180	-350	350	615

KR 500

Data sheet

Kinematická tabulka

${\displaystyle i}$	${\displaystyle \theta }$	${\displaystyle d}$	${\displaystyle a}$	${\displaystyle \alpha }$	${\displaystyle \theta _{min}}$	${\displaystyle \theta _{max}}$	Axis Speed
1	0	1045	500	-90	-185	185	156
2	0	0	1300	0	-155	35	156
3	- 90	0	0	90	-130	154	156
4	0	-1025	0	-90	-350	350	330
5	0	0	0	90	-130	130	330
6	0	-250	0	180	-350	350	615

Links

• Springer Handbook of Robotics, section Kinematics, p 9-33.
• Denavit-Hartenberg Parameter 3D Video Tutorial Denavit-Hartenberg Parameter 3D Video Tutorial for a KUKA industry robot on YouTube (german).
• Denavit-Hartenberg Reference Frame Layout Denavit-Hartenberg Reference Frame Layout on YouTube.
• RoboAnalyzer RoboAnalyzer is a 3D model based software that can be used to teach and learn the Robotics concepts.