Розроблення кінематичної моделі маніпулятора на базі Abb Robot Studio
DOI:
https://doi.org/10.30837/2522-9818.2024.4.005Ключові слова:
Industry 4.0; Abb Robot Studio; маніпулятор; робот; виробництво; кінематична модель; математичні розрахунки.Анотація
Предметом дослідження в статті є застосування технології та алгоритмів керування, побудови траєкторії рухів і взаємодії з виробничим середовищем на базі Abb Robot Studio. Мета роботи – симуляція кінематичної моделі маніпулятора, що дає змогу ефективно виконувати дії в реальному часі, застосовуючи проведені математичні розрахунки та програмне забезпечення Abb Robot Studio. У статті необхідно виконати такі завдання: проаналізувати сучасний стан інтеграції маніпуляторів у виробничі процеси; обрати й обґрунтувати платформу розроблення та модель робота; запропонувати кінематичну модель та спроєктувати й написати програмне забезпечення для керування маніпуляторами на основі проведених математичних розрахунків. Використані методи: математичний аналіз і теорія автоматичного керування для моделювання роботи промислового робота; моделювання – для перевірки роботи моделі промислового робота в середовищі Abb Robot Studio. Досягнуто таких результатів: проаналізовано сучасний стан інтеграції маніпуляторів у виробничі процеси, зокрема в епоху Industry 4.0; обрано та обґрунтовано модель маніпуляційного робота, що задовольняє проведені математичні розрахунки; запропоновано кінематичну модель та проведено її проєктування; розроблено програмне забезпечення для керування маніпуляторами на основі проведених математичних розрахунків. Висновки: розроблена модель і програмний модуль для адаптивного виконання виробничого процесу в складі віртуальної моделі робота ABB IRB 1200, що дає змогу підвищити ефективність виробничого процесу, зменшити час простою та покращити якість продукції. Оптимізація траєкторій та управління колізіями уможливили зниження витрат на обслуговування та експлуатацію робота, що привело до загального зниження виробничих витрат, які також матимуть місце за умови тривалого використання. Розроблений програмний модуль дає змогу роботу швидко адаптуватися до змін у виробничому процесі, що забезпечує високу гнучкість і можливість оперативного переналаштування під нові завдання.
Посилання
References
Bendeberya, M.O. (2023), "Development of an algorithmic and functional model of a robot manipulator based on ABB Robot Studio" ["Rozrobka alhorytmichno-funktsionalʹnoyi modeli robota manipulyatora na bazi ABB Robot Studio"]. Automation and development of electronic devices, Vol 2. P. 65–67. available at: https://tapr.nure.ua/wp-content/uploads/2023/11/zbirnik-aded2023_2.pdf
Bendeberya, M.O. (2024), "Development of an algorithmic and functional model of a robot manipulator based on ABB Robot Studio" ["Rozrobka alhorytmichno-funktsionalʹnoyi modeli robota manipulyatora na bazi ABB Robot Studio "]. Automation and development of electronic devices, Vol 1. P. 63–65. available at: https://drive.google.com/file/d/1OZ5_Dtlf_s--bk5_3-NAP0QUx9mAjCrf/view
Qiao, Lijun; Xiao, Luo; Qingsheng, Luo; Minghao, Li; and Jianfeng, Jiang (2021), "Optimizing Kinematic Modeling and Self-Collision Detection of a Mobile Manipulator Robot by Considering the Actual Physical Structure" Applied Sciences 11, no. 22: 10591 р. DOI: https://doi.org/10.3390/app112210591
Singh, A.; Singla, A. (2017), "Kinematic Modeling of Robotic Manipulators". Proc. Natl. Acad. Sci., India, Sect. A Phys. Sci. 87, Р. 303–319. DOI: https://doi.org/10.1007/s40010-016-0285-x
Kirćanski, M. (1989), Manipulator Kinematic Model. In: Introduction to Robotics. Springer, Berlin, Heidelberg. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-82997-0_2
Ju, R. Zhang, D., Xu, J., Yuan, H., Miao, Z., Zhou, M., and Cao, Z. (2022), "Design, Modeling, and Kinematics Analysis of a Modular Cable-Driven Manipulator." ASME. J. Mechanisms Robotics. December 2022; 14(6): 060903. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4054206
Ceccarelli, Marco; Erika, Ottaviano. (2008), "Kinematic Design of Manipulators". Robot Manipulators. InTech. DOI:10.5772/6198
Haugaløkken, B. O. A.; Nissen, O.; Amundsen, H. B.; FØre, M.; Kelasidi, E. (2021), "Modelling and control of a 6 DOF robot manipulator for underwater applications – aquaculture related case studies," OCEANS 2021: San Diego – Porto, San Diego, CA, USA, Р. 1–10, DOI: 10.23919/OCEANS44145.2021.9706100
Dong, Yang; Jianzhong, Ding; Chunjie; Wang; Xueao, Liu (2021), "Kinematics Analysis and Optimization of a 3-DOF Planar Tensegrity Manipulator under Workspace Constraint" Machines 9, no. 11: 256 р. DOI: https://doi.org/10.3390/machines9110256
Jie, Zhao; Cuncun, Wu; Guilin, Yang; Chin-Yin, Chen; Silu, Chen; Ciyuan, Xiong; Chi, Zhang (2022), Kinematics analysis and workspace optimization for a 4-DOF 3T1R parallel manipulator, Mechanism and Machine Theory, Volume 167. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2021.104484
Spong, M. W., Hutchinson, S., & Vidyasagar, M. (2020), Inverse Kinematics, Robot modeling and control second edition. Р. 141–162. Chichester, West Sussex, UK: John Wiley & Sons, Ltd.
"ABB Robotics". available at: https://new.abb.com/products/robotics (last accessed 10.07.2024).
Raina, D., Saha, S. K. (2021), "AI-Based Modeling and Control of Robotic Systems: A Brief Tutorial," 3rd International Conference on Robotics and Computer Vision (ICRCV), Beijing, China, P. 45–51, DOI: 10.1109/ICRCV52986.2021.9546974
Ermolov, Ivan (2020), "Industrial Robotics Review". Robotics: Industry 4.0 Issues & New Intelligent Control Paradigms, P. 195–204, DOI:10.1007/978-3-030-37841-716
Buri, Zsolt (2024), "Present and Future of Industrial Robotisation" International Journal of Engineering and Management Sciences. P. 1–12. DOI: https://doi.org/10.21791/IJEMS.2024.010
Tantawi, K., Sokolov, A., Tantawi, O. (2019), "Advances in Industrial Robotics: From Industry 3.0 Automation to Industry 4.0 Collaboration". 4th Technology Innovation Management and Engineering Science International Conference (TIMES-iCON), P. 1–4. DOI: 10.1109/TIMES-iCON47539.2019.9024658
Soori, M., Dastres, R., Arezoo, B., Karimi Ghaleh Jough F. (2023), "Intelligent Robotic Systems in Industry 4.0, A Review". Journal of Advanced Manufacturing Science and Technology. DOI: 10.51393/j.jamst.2024007
Sethuraman, S., Vikram, S., Surya, R., Singh, B. (2024), "Applications of Cloud Computing in Industrial Robotics", Shaping the Future of Automation With Cloud-Enhanced Robotics, P. 181–204. DOI:10.4018/979-8-3693-1914-7.ch010
Alexandra, A. (2021), "Perspectives of virtual commissioning using ABB RobotStudio and Simatic robot integrator environments: a review". Proceedings in Manufacturing Systems, Vol. 16, Issue 3, P. 117–123. available at: https://www.researchgate.net/publication/363454592_Perspectives_of_virtual_commissioning_using_abb_robotstudio_and_simatic_robot_integrator_environments_a_review
Corke, P. (2019), "Manipulator Velocity: Robotics, Vision and Control", Springer, Cham. 229 p. available at: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-031-07262-8
Leonard, Kevin & Seuferling, Tess. (2021), "Electrochemical Instrumentation", Encyclopedia of Electrochemistry, P. 1–33. DOI:10.1002/9783527610426.bard030104
Nevliudov, I., Andrusevich, A., Yevseev, V., Novoselov, S., Demska, N. (2022), "Design of mobile manipulation robots" ["Proektuvannya mobilʹnykh manipulyatsiynykh robotiv"]: Monograph, NURE publishing, 427 p. available at: https://catalogue.nure.ua/document=265298
Nevliudov, I., Andrusevich, A., Yevseev, V. (2020), "Designing mobile robots based on single-board computers (Raspberry Pi and Python 3.6)" ["Proektuvannya mobilʹnykh robotiv na bazi odnoplatnykh kompʺyuteriv (Raspberry Pi i movy Python 3.6)"], NURE publishing, 257 p. available at: https://catalogue.nure.ua/document=265300
Tsymbal, O., Brinnikov, A. (2019), "Robot adaptation systems and OpenCV technology" ["Systemy adaptatsiyi robotiv i tekhnolohiya OpenCV"], NURE publishing, 144 p.: ISBN 978-966-659-268-5. available at: https://catalogue.nure.ua/document=235947
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
