Ανάπτυξη Συστήματος Off-Line Ελέγχου και Προγραμματισμού Ρομποτικού Βραχίονα 6DOF σε Περιβάλλον MATLAB

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος Off-Line ελέγχου και προγραμματισμού ενός ρομποτικού βραχίονα έξι (6) βαθμών ελευθερίας (Degrees of Freedom – DOF) στο περιβάλλον MATLAB. Δημιουργήθηκε ένα λογισμικό με σκοπό την επίλυση του ευθέως και του αντιστρόφου κινηματικού προβλήματος ενός ρομποτικού βραχίονα. Το λογισμικό είναι αρκετά απλό στη χρήστη του, αφού ο χειριστής του δε χρειάζεται να γράψει κώδικα. Αρκεί να συμπληρωθούν τα απαραίτητα δεδομένα, τα οποία έχει ανάγκη ο αλγόριθμος για να επιλύσει το εκάστοτε μαθηματικό πρόβλημα. Με βάση αυτό, γίνεται ο έλεγχος τον αρθρώσεων για την εύρεση της θέσης του βραχίονα ή το αντίστροφο. Παράλληλα με τη λύση του προβλήματος, θα εμφανίζεται η τρισδιάστατη μορφή του βραχίονα, σε μορφή προσομοίωσης. Έτσι, για το κάθε αποτέλεσμα, ο βραχίονας θα παίρνει τη θέση που θα έπαιρνε ο πραγματικός. Επίσης, υπάρχει η επιλογή της αποθήκευσης των θέσεων του βραχίονα, ώστε να μπορεί να γίνει η εξαγωγή του NC κώδικα για τον πραγματικό βραχίονα. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να γίνει offline χειρισμός και έλεγχος ενός ρομποτικού βραχίονα. Η μελέτη της εργασίας έγινε στο ρομποτικό βραχίονα RS005L της εταιρείας Kawasaki, ο οποίος βρίσκεται τόσο στο Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής, Υπολογιστών και Τηλεπικοινωνιών, όσο και στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του Διεθνούς Πανεπιστημίου Ελλάδος στις Σέρρες. Υπάρχει, όμως, η δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί το λογισμικό για οποιονδήποτε άλλο σειριακό ρομποτικό βραχίονα ίδιου τύπου, αλλάζοντας τις τιμές των παραμέτρων Denavit-Hartenberg σε φόρμα ελέγχου των παραμέτρων αυτών που διαθέτει η εφαρμογή που αναπτύχθηκε.

The purpose of this thesis is the development of an Off-line control system and programming a robotic arm of six (6) degrees of freedom (DOF) in the MATLAB environment. Software was created to solve the forward and inverse kinematic problem of a robotic arm. The software is quite simple to the user since the operator does not need to write code. The only thing the user needs to do is to fill in the necessary data which the algorithm requires to solve the respective mathematical problem. Based on this, the joints are checked to find the position of the arm or the inverse. Among with the solution of the problem, the three-dimensional form of the robotic arm will appear, in the form of a simulation. Thus, for each result, the arm will take the same position that the real one would take. There is also the option to save the positions of the robotic arm so that the NC code for the actual arm can be extracted. As a result, a robotic arm can be operated and controlled offline. The study of this thesis was done on the robotic arm RS005L of the Kawasaki Company, which is located both in the Department of Informatics, Computer and Telecommunications Engineering and the Department of Mechanical Engineering of the International University of Greece in Serres. However, it is possible to use the software for any other serial robotic arm of the same type by changing the Denavit – Hartenberg parameter values into a parameter control form available to the application being developed.