Diplomsko delo
PARALELNI MANIPULATOR
»
PARMAN«
»PARMAN«
Š
tudent: Andrej Plazovnik
Študent:
Mentor:
Mentor: prof.dr.
prof.dr. Karel Jezernik
Program:
Program: Elektrotehnika
Elektrotehnika
Komentor
Komentor:: doc.dr.
doc.dr. Karl Gotlih
Smer:
Smer: Mehatronika
Mehatronika
Komentor
š Hace
Komentor:: dr.
dr. Ale
Aleš
Ideja

Glavna ideja našega dela je bila zgraditi manipulator z
dvema prostostnima stopnjama, kjer konstrukcija ne omejuje
dostopa do delovnega področja.

Odločali smo se med dvema tipoma, SCARA in t.i. štiri-zgibni
paralelni manipulator ali na kratko »PARMAN« (PARalelni
MANipulator).

boljše vodenje zaradi oblike konstrukcije (zaprta kinematična veriga),

boljše vodenje zaradi lažje konstrukcije (oba motorja v točki vpetja),

večja dinamika sistema in boljše dušenje vibracij…
Cilji

Pri nadaljnjem delu, je bilo potrebno izvesti povezavo
posameznih komponent strojne opreme v celoto, ki omogoča
vodenje mehanizma s pomočjo regulacijske kartice dSPACE.

Preučiti strojno opremo

Izdelati vmesnik (povezava z dSPACE kartico)

Izdelati krmilno omaro

Izvesti vodenje mehanizma v realnem času (MATLAB > Control desk)
Mehanizem
10 - konzola
1,2,3,4 - nosilne palice
7,8,9 - vležajeni členki
5,6 - aktuatorja
Delovno obmo
čje
območje
Y
300 mm
800 mm
400 mm
800 mm
X

400mm x 800mm
Sistem PARMAN
1 –– mehanizem
2 – del. povr
šina
površina
3 – krmilna omara
4 – nosilna konstrukcija
5 –– izklop
izklop v sili
6 – orodje
7 – nastavitev del. povr
šine
površine
8 – nastavitev konstrukcije
Aktuatorji

Proizvajalca Harmonic Drive (FHA
-17A-3006-E100)
(FHA-17A-3006-E100)
šje

Majhno robustno ohi
ohišje
čno gonilo

Harmoni
Harmonično

3 fazni AC servo motor s permanentnimi magneti

Prigrajen inkrementalni dajalnik
AC servo oja
čevajnik HA
-400
ojačevajnik
HA-400

Omogo
ča tri na
čine vodenja:
Omogoča
načine

Vodenje hitrosti
žaju

Vodenje po polo
položaju

Tokovno vodenje

Ponuja naslednje
naslednje::

Integrirano napajanje

Nadzor napak preko kodiranja na prikazovalniku
čnega vmesnika DBCS

Nastavljanje parametrov preko grafi
grafičnega
na PC
-ju (RS
-232)
PC-ju
(RS-232)
Kon
čna in referen
čna stikala
Končna
referenčna

brezkontaktne induktivne senzorje
proizvajalca BALLUFF
dSPACE – regulacijska kartica 1102
NAMEN:
Izvajanje aplikacij v realnem ččasu
asu na podro
čjih, kot so:
področjih,

robotika,

mehatronika,

-hidravličnih in elektri
čnih aktuatorjev,
servo
servo-hidravličnih
električnih

vodenje pogonov, itd.
ARHITEKTURA:

TMS320C31 DSP procesor
Analogno
-digitalni (AD) podsistem
Analogno-digitalni
Digitalno
-analogni (DA) podsistem
Digitalno-analogni
Digitalni vhodno
-izhodni (I/O) podsistem
vhodno-izhodni
Podsistem za inkrementalna dajalnika
Vmesnik »
PARMAN«
»PARMAN«
NAMEN:

povezava z I/O linijami dSPACE regulacijske kartice
varnostne funkcije (PC_OK, WDT, zakasnitve vklopa in izklopa)
ZAHTEVE:

8 vhodov
8 izhodov

zakasnitev pri vklopu (PIC 16F84A)
zakasnitev pri izklopu (PIC 16F84A)

opti
čna lo
čitev dSPACE digitalnih I/O linij
optična
ločitev

signalizacija stanj (vhodov, izhodov, napak...)

Vmesnik »
PARMAN«
»PARMAN«
KRMILNI SIGNALI
D4
CdSPACE
D29
D3
D2
D1
24V
D28
5V
VHODI
IZHODI
Krmilna omara
NAMEN:

namestitev elektronskih, krmilnih in varnostnih komponent

mehanska za
ščita elektronskih sklopov (uporaba v industriji)
zaščita
ZAHTEVE:

velikost
žnost vgradnje industrijskega PC
-ja)
velikost (mo
(možnost
PC-ja)

globina (servo oja
čevalniki)
ojačevalniki)

spremljanja signalizacije vmesnika in servo oja
čevalnikov (okno)
ojačevalnikov
Krmilna omara
3D model
Kon
čni izgled
Končni
Varnostni elementi krmilja

Nevarno seganje oseb v delovnem obmo
čju
območju

Nevarnost udara elektri
čnega toka
električnega

kon
čna stikala,
…
končna
stikala, aktivno
aktivno zaviranje
zaviranje motorjev
motorjev…
Nevaren zagon
anja
zagon stroja
stroja med
med odpravljanjem
odpravljanjem napak
napak in
in pri
pri vklopu
vklopu napaj
napajanja

uporaba
…
uporaba 24V
24V krmilne
krmilne napetosti,
napetosti, ozemljitev
ozemljitev…
Nevarnost kolizije gibljivih delov mehanizma

svetlobna
…
svetlobna zavesa
zavesa…
Enable
…
Enable,, PC
PC OK,
OK, WDT,
WDT, izklop
izklop vv sili
sili…
Nenadni gibi zaradi napak regulacijske zanke in dSPACE kartice.

Izklop
…
Izklop vv sili
sili…
O
žičenje krmilne omare
Ožičenje
MATLAB/Simulink
IMPLEMENTACIJA V MATLAB/Simulink
-u
MATLAB/Simulink-u
Model podsistema
čne to
čke mehanizma
podsistema za
za iskanje
iskanje referen
referenčne
točke
MATLAB/Simulink
Potek iskanja referen
čne to
čke
referenčne
točke
MATLAB/Simulink
Potek »»popravljanje«
popravljanje« postavitve
elen polo
žaj
postavitve motorja
motorja 11 vv žželen
položaj
MATLAB/Simulink
Control Desk
IMPLEMENTACIJA V Control Desk
-u
Desk-u

Programski paket Control Desk predstavlja grafi
čni uporabni
ški vmesnik
grafični
uporabniški
namenjen vodenju dSPACE kartic.

omogo
ča funkcije:
omogoča

nalaganja,
nalaganja,

zaganjanja
zaganjanja in
in

ustavljanja
asu.
ustavljanja aplikacij
aplikacij vv realnem
realnem ččasu.
Uporabniku tako omogo
ča vpogled v vrednosti spremenljivk, prikaz
omogoča
njihovega
njihovega
obna
šanja
obnašanja
in
spreminjanja
neposredno na dSPACE kartici.
simulacijskih
parametrov
Krmilni vmesnik
Control Desk
Grafi
čni vmesnik
Grafični
Control Desk
EKSPERIMENTALNI REZULTATI
Control Desk
OCENA LASTNOSTI PARALELNEGA
MANIPULATORJA

maksimalni vztrajnostni moment: 2,69 kgm22

maksimalni kotni pospe
šek: 20 rad/s22
pospešek:

maksimalna hitrost orodja: 3,48 m/s
Ocena izvedena s poenostavitvijo polovice mehanizma s palico in iztegnjenimi ročicami.
Multimedia
Napotki za nadaljnje delo

Izvedba kompleksnej
še regulacijske proge
kompleksnejše

Interpolator za vodenje po zunanjih koordinatah

Izgradnja generatorja žželene
elene vrednosti pozicije
iz DXF formata

Oprema mehanizma s prijemalom
…
prijemalom…
HVALA ZA POZORNOST!