Táto diplomová práca sa zaoberá analýzou a riadením robota typu SCARA ako nelineárnej sústavy. Obsahuje analytické odvodenie pohybových rovníc a zostrojenie modelu reálneho robota typu SCARA v softvére SolidWorks a následné importovanie do programu Matlab simmechanics, kde je realizované riadenie. Model prezentuje porovnanie nelineárneho riadenia založeného na výpočte zovšeobecnených síl, ktoré kompenzuje nelinearity Coriolisovej sily a dostredivej sily vzájomným pôsobením rýchlostí ramien. Toto riadenie je porovnané s autonómnym riadením s PID regulátorom v jednotlivých kĺboch.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the analysis and control of a SCARA robot as a nonlinear system. It includes the analytical calculation of motion equations and the construction of a model of a real SCARA robot in SolidWorks software and importing into Matlab simmechanics where control is implemented. The model is presented with a comparison of autonomous PID control with nonlinear computed torque control, which compensates for the nonlinearities of the Coriolis force and the centripetal force caused by the interaction between arms velocities.
Klíčová slova
SCARA robot, Nelineárne riadenie, Dynamika robota, Riadenie založené na výpočte zovšeobecnených síl
Klíčová slova v angličtině
SCARA robot, Nonlinear control, Robot dynamics, Computed torque control
Rozsah průvodní práce
77s.
Jazyk
SK
Anotace
Táto diplomová práca sa zaoberá analýzou a riadením robota typu SCARA ako nelineárnej sústavy. Obsahuje analytické odvodenie pohybových rovníc a zostrojenie modelu reálneho robota typu SCARA v softvére SolidWorks a následné importovanie do programu Matlab simmechanics, kde je realizované riadenie. Model prezentuje porovnanie nelineárneho riadenia založeného na výpočte zovšeobecnených síl, ktoré kompenzuje nelinearity Coriolisovej sily a dostredivej sily vzájomným pôsobením rýchlostí ramien. Toto riadenie je porovnané s autonómnym riadením s PID regulátorom v jednotlivých kĺboch.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the analysis and control of a SCARA robot as a nonlinear system. It includes the analytical calculation of motion equations and the construction of a model of a real SCARA robot in SolidWorks software and importing into Matlab simmechanics where control is implemented. The model is presented with a comparison of autonomous PID control with nonlinear computed torque control, which compensates for the nonlinearities of the Coriolis force and the centripetal force caused by the interaction between arms velocities.
Klíčová slova
SCARA robot, Nelineárne riadenie, Dynamika robota, Riadenie založené na výpočte zovšeobecnených síl
Klíčová slova v angličtině
SCARA robot, Nonlinear control, Robot dynamics, Computed torque control
Zásady pro vypracování
Odvoďte pomocí DH konvence homogenní kinematické transformační matice pro existujícího robota typu SCARA.
Pomocí 3D modelu vytvořeného v systému SolidWorks určete matice setrvačnosti jednotlivých členů manipulátoru tohoto robota.
Použitím předchozího odvoďte soustavu pohybových rovnic.
Proveďte analýzu stacionárních bodů této soustavy a vyšetřete jejich stabilitu.
Navrhněte zákon řízení pomocí nelineárních pohybových rovnic při uvážení jen prvních dvou kloubů jako soustavy s dvěma vstupy - dvěma výstupy.
Porovnejte simulačními experimenty výsledné chování při pohybu řízeném Vámi navrženým zákonem řízení a řízení pomocí autonomních servopohonů v kloubech při rychlých typových pohybech.
Zásady pro vypracování
Odvoďte pomocí DH konvence homogenní kinematické transformační matice pro existujícího robota typu SCARA.
Pomocí 3D modelu vytvořeného v systému SolidWorks určete matice setrvačnosti jednotlivých členů manipulátoru tohoto robota.
Použitím předchozího odvoďte soustavu pohybových rovnic.
Proveďte analýzu stacionárních bodů této soustavy a vyšetřete jejich stabilitu.
Navrhněte zákon řízení pomocí nelineárních pohybových rovnic při uvážení jen prvních dvou kloubů jako soustavy s dvěma vstupy - dvěma výstupy.
Porovnejte simulačními experimenty výsledné chování při pohybu řízeném Vámi navrženým zákonem řízení a řízení pomocí autonomních servopohonů v kloubech při rychlých typových pohybech.
Seznam doporučené literatury
ÚŘEDNÍČEK, Z.: Robotika, Univerzita T. Bati ve Zlíně, Zlín 2012, ISBN 978 807454 223 7
BRANŠTETTER, P.: Technické prostředky pro řízení elektrických pohonů, FEI VŠB TU Ostrava 2005
ŽALMAN, M.: Akčné členy, Fakulta elektrotechniky a informatiky STU Bratislava, Bratislava 2002
SKALICKÝ, J.: Elektrické servopohony, skripta Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií, Brno
SLOTINE, J.J., E, LI, W: Applied nonlinear control, Prentice Hall, Inc., A Division of Simon Schuster, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, ISBN 0130408905
CRAIG, J. J. Introduction to Robotics, Mechanics and Control. Reading, Mas. : Addison Wessley, 1989. ISBN 0201103265
BRADLEY D.A and KOL.: Machatronics, Chapman, Hall 1991, ISBN 04412582902
Seznam doporučené literatury
ÚŘEDNÍČEK, Z.: Robotika, Univerzita T. Bati ve Zlíně, Zlín 2012, ISBN 978 807454 223 7
BRANŠTETTER, P.: Technické prostředky pro řízení elektrických pohonů, FEI VŠB TU Ostrava 2005
ŽALMAN, M.: Akčné členy, Fakulta elektrotechniky a informatiky STU Bratislava, Bratislava 2002
SKALICKÝ, J.: Elektrické servopohony, skripta Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií, Brno
SLOTINE, J.J., E, LI, W: Applied nonlinear control, Prentice Hall, Inc., A Division of Simon Schuster, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, ISBN 0130408905
CRAIG, J. J. Introduction to Robotics, Mechanics and Control. Reading, Mas. : Addison Wessley, 1989. ISBN 0201103265
BRADLEY D.A and KOL.: Machatronics, Chapman, Hall 1991, ISBN 04412582902
Přílohy volně vložené
CD
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Diplomant odprezentoval před komisí hlavní cíle a výsledky své diplomové práce. Prezentace dobře vystihovala hlavní body práce, jednotlivé snímky prezentace byly graficky i obsahově vyvážené. Následně byl student seznámen s posudky vedoucího a oponenta diplomové práce. Diplomant postupně odpověděl na otázky oponenta práce.
Komise vznesla k obhajobě následující dotazy:
1) Prof. Víteček: Jaké jsou Vaše poznatky z návrhu regulátorů?
2) Prof. Víteček: K jakým závěrům jste došel porovnáním obou metod?
3) Prof. Víteček: Jak byste měřil rychlost a polohu na reálném zařízení?
Na kladené dotazy diplomant reagoval na velmi dobré úrovni.