CC BY
13
Bolgova Inessa Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Voronezh, Voronezh State University of Engineering Technologies
УДК 681.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-297-302
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПЕРЕНОСА НА БАЗЕ ПРОГРАММИРУЕМОГО ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
Б.А. Елемесов, А.А. Картамышева, А.Н. Шахновский, К.В. Лицин
На основе промышленного робота-манипулятора Yaskawa Motoman MH-50 осуществили перемещение предметов с матрицы 3x2 в соответствующую матрицу 3x2 окончательного положения. Представленный метод дает возможность точечного переноса множества объектов из одной позиции в другую. Разработан алгоритм перемещения объекта, учитывающий особенности робота-манипулятора. Представлены теоретические выкладки разработанной методики. Проведены эксперименты на реальном робота-манипулятора Yaskawa Motoman MH-50, подтверждающие возможность использования разработанного алгоритма в промышленных условиях.
Ключевые слова: промышленный робот, манипулятор, оптический датчик, параллельный перенос, захватное устройство.
Развитие технологий перемещения объектов связаны с необходимостью размещения грузов на ограниченном пространстве [1-3]. Согласно [4] выделяют два пути развития данных технологий: экстенсивная, связанная с увеличением объемов складских помещений и интенсивная, отвечающая развитие технологий размещения. Безусловно, в долгосрочной перспективе выигрышной является второй тип, т.к. каждое место в пространстве должно быть занято объектом, готовящимся к реализации [5].
Согласно [6] в последние три года актуально вложение финансовых средств в роботизированные склады. В работе [7] представлена технология, которая включает в себя лишь внедрение роботов на склад, а не включение в себя модернизацию всего складского оборудования. При этом очевидна положительная сторона - финансовая. С другой стороны, недостаток -необходимость совершения ряда операций (учёта груза, его распределение и т.д.), которое совершается человеком. Авторы работы [8] считают, что роботы - это гибкие решения для автоматизации логистических процессов. Однако без человеческого ресурса не обойтись. Автономные устройства испытываются для автоматизации и ускорения рутинных операций при комплектации почтовых заказов. Освободившиеся сотрудники компании могут заниматься более сложными задачами.
Наиболее используемыми роботами в производстве [9] являются: портальные роботы; SCARA - роботы;
роботы с параллельными связями (дельта-роботы); осевые роботы-манипуляторы.
Наибольший интерес в разбираемой теме представляют 5-6 осевые роботы манипуляторы. Они отличаются большой универсальностью и способны выполнять целый ряд промышленных задач:
перенос объектов; сортировка изделий; сварка; резка;
сборка изделий.
Фактически любой единообразный процесс, выполняемый человеком на рабочем месте, может быть автоматизирован при помощи роботов данного типа.
297
Из списка, перечисленного выше, следует рассмотреть параллельный перенос объектов. Выполнять все действия будет промышленный робот Motoman МН-50, который представлен на рис. 1. Разместить робота можно напольном, настенном и потолочном положениях [1011].
Яг ^Р
Рис. 1. Motoman MH-50
Specifications МН50 II
±130 + 1SS/-W +251/—170 ±360 ±125 ±360
Allowable Allowable mora moment of inertia
ENml [kg - m31
Controlled axes Max. pay-load [kg] Repeat pas. accuracy [mmj Max. wo«king range [mm) Temperature PCI Humidity [%] Weight [kgj
Power supply, average [KVA]
0 to +-45 ¿0-80
Рис. 2. Характеристики Motoman MH-50
Объектом перемещения является бутылки из-под минеральной воды. Дано 2 ряда из 3 бутылок. Используется оптический датчик для поиска объекта. Робот двигается с начального положение, которое изображено на рис. 3, и порядок действий будет таким:
- передвижение к объекту;
- определение наличия объекта;
- перемещение для удобного захвата;
- захват;
- перемещение в заданное место;
- сброс захвата;
- перемещение к следующему объекту;
- повтор алгоритма.
Рис. 3. Исходное положение робота манипулятора
В случае, если бутылки нет, то робот манипулятор меняет позицию и движется влево к другой бутылке.
При завершении цикла робот занимает начальное положение, меняет свое положение в шаг, а после этого выполняет алгоритм, который упомянут выше.
Для реализации задачи был использован алгоритм, изображенный на рис. 3.
Рис. 4. Алгоритм переноса объекта
Переменная В000 - это цикл перемещения манипулятора вдоль ряда, а В001 - это цикл пемещения к следущему ряду.
Код был набран с помощью контроллера DX200 для программирования робота. В коде происходит зацикливание движений переноса одной бутылки, робот переносит остальные бутылки с помощью смещения изначальной точки и повторения начальных движений.
Таким образом, была реализована задача переноса предметов с помощью параллельного переноса, это позволяет не писать для каждой бутылки свои движения перемещения, достаточно написать для одной и смещать её точки на определённое расстояние для других бутылок. Главный минус этого способа в том, что каждая бутылка должна стоять каждый раз в одном и том же месте.
В работе [12] представлено описание технологии, согласно которое промышленные роботы выполняют операции пространстве с помощью стереоскопических камер. Используя искусственный интеллект, они создают и хранят карту окружающего пространства. При этом данные машины способны перемещать грузы массой до 800 кг и имеют систему быстрой замены аккумулятора, которая существенно сокращает время простоя.
Авторы работы [13] отмечают, что сегодня многие международные логистические компании используют устройства вроде Google Glass для своего складского персонала. Так, сотрудники голландской компании Active Ants, поставляющей продукты в 50 различных магазинов розничной торговли, решили применять умные очки, которые облегчают навигацию и оставляют руки свободными для любых манипуляций при комплектации заказов для ритейле-ров. В течение недели проводились эксперименты, согласно которым скорость отбора продукции возросла на 15% при уменьшении количества ошибок ротации на 12%. Главным же преимуществом внедрения данной технологии является отсутствие необходимости в бумажных списках.
Таким образом, в большинстве из проанализированных робот следует главная идея о том, что внедрение роботов с целью выделения людей для выполнения более сложных задач является актуальным направлением развития технологии управления перемещением объекта.
Список литературы
1. Ключев В.И. Теория электропривода учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1998. 704 с.
2. Ковальчук Т.В., Гусев А.А., Лицин К.В. Исследование электропривода системы подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок // Известия Высших Учебных Заведений. Электромеханика. 2018. Т.61, № 5. С. 38-43.
3. Baskov S.N., Litsin K.V. Determination of the angular position of the rotor of asynchronous motor by connecting a high-frequency signal in the excitation winding. Proceedings of 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). 2015. DOI: 10.1109/SIBC0N.2015.7146993.
4. Ермолаев Е.Е. Развитие новых форм управления в инвестиционно-строительном комплексе // Вестник университета. Серия «Социология и управление персоналом». №3 (29). 2007.
5. Eric K.H. Leung, Carmen Kar Hang Lee, Zhiyuan Ouyang, From traditional warehouses to Physical Internet hubs: A digital twin-based inbound synchronization framework for PI-order management, International Journal of Production Economics, Volume 244, 2021. DOI: 10.1016/j.ijpe.2021.108353.
6. Maarten van Geest, Bedir Tekinerdogan, Cagatay Catal, Design of a reference architecture for developing smart warehouses in industry 4.0, Computers in Industry, Volume 124, 2021. DOI: 10.1016/j.compind.2020.103343.
7. Zhiheng Zhao, Mengdi Zhang, Chen Yang, Ji Fang, George Q. Huang, Distributed and collaborative proactive tandem location tracking of vehicle products for warehouse operations, Computers & Industrial Engineering, Volume 125, 2018. P. 637-648. DOI: 10.1016/j.cie.2018.05.005.
8. Теоретические основы робототехники. В 2 кн. / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес; отв. ред. С.М. Каплунов; Ин-т машиноведения им А.А. Благонравова РАН. М.: Наука, 2006. 376 с.
9. Меркулин П.О., Лицин К.В. Реализация задачи отыскания оптимального пути для переноса груза на базе промышленного робота Motoman MH-50 // Наука и производство Урала, 2020. Выпуск №16. С. 49-52.
10. Характеристики робота манипулятора Motoman MH-50. [Электронный ресурс] URL: http://robotforum.ru/assets/files/Motoman/motoman Robot MH50II.pdf (дата обращения: 02.12.2021).
11. Лицин К.В., Фукс Е.А. Анализ разработок систем переноса объекта с помощью промышленного робота Motoman MH-50 // Наука и производство Урала. 2020. Т. 16. С. 53-55.
300
12. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. 480 с.
13. Варков А.А. Разработка и исследование системы управления манипуляционным промышленным роботом на базе контроллера движения: дис. канд. наук: 05.09.03. М.: 2015. 146 с.
Елемесов Булат Алтаевич, студент, n1901221 edu.misis.ru, Россия, Новотроицк, Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС»,
Картамышева Анастасия Алексеевна, студент, Россия, Новотроицк, Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС»,
Шахновский Александр Николаевич, студент, Россия, Новотроицк, Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС»,
Лицин Константин Владимирович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Челябинск, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
DEVELOPMENT OF A PARALLEL TRANSFER SYSTEM BASED ON A PROGRAMMABLE
INDUSTRIAL ROBOT
B.A. Yelemesov, A.A. Kartamysheva, A.N. Shakhnovsky, K.V. Litsin
Based on the industrial robot Yaskawa Motoman MH-50, objects were moved from the 3x2 matrix to the corresponding 3x2 matrix of the final position. The presented method makes it possible to point transfer of a set of objects from one place to another. An algorithm for moving an object has been developed, taking into account the features of a robotic arm. Theoretical calculations of the developed technique are presented. Experiments were carried out on a real Yaskawa Motoman MH-50 robotic arm, confirming the possibility of using the developed algorithm in industrial conditions.
Key words: industrial robot, manipulator, optical sensor, parallel transfer, gripping device.
Yelemesov Bulat Altayevich, student, n1901221 @,edu. misis. ru, Russia, Novotroitsk, Novotroitsk branch of NUSTMISIS,
Kartamysheva Anastasia Alekseevna, student, Russia, Novotroitsk, Novotroitsk branch of NUSTMISIS,
Shakhnovsky Alexander Nikolaevich, student, Russia, Novotroitsk, Novotroitsk branch of NUSTMISIS,
Litsin Konstantin Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, k. litsin@,rambler. ru, Russia, Chelyabinsk, South Ural State University (National Research University)
