Κατασκευή και προγραμματισμός ρομποτικού βραχίονα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία διεξήχθη στο πλαίσιο των μεταπτυχιακών σπουδών του μεταπτυχιακού προγράμματος στη ρομποτική. Αντικείμενο της αποτελεί η κατασκευή και ο προγραμματισμός του ρομποτικού βραχίονα έξι αξόνων μέσω του CODESYS, το οποίο είναι ένα περιβάλλον ανάπτυξης για προγραμματισμό εφαρμογών ελεγκτή σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο IEC 61131 – 3. Για τον προγραμματισμό του ρομποτικού βραχίονα χρησιμοποιείται το SoftMotion το οποίο είναι μια βιβλιοθήκη του CODESYS αποκλειστικά για την κίνηση των σερβοκινητήρων και την επίλυση κινηματικών προβλημάτων. Επιπλέον, για την απεικόνιση της κίνησης σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιείται το CoppeliaSim το οποίο είναι ένα πρόγραμμα προσομοίωσης σε φυσικό περιβάλλον ωστόσο εδώ χρησιμοποιείται κυρίως ως πρόγραμμα απεικόνισης καθώς οι αρθρώσεις του ρομποτικού βραχίονα λαμβάνουν τις τιμές απευθείας από το CODESYS. Για την επικοινωνία του CODESYS PLC με το CoppeliaSim χρησιμοποιείται το πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus TCP το οποίο εκτελείται μέσω της Python. Τέλος, μελετάται η επίλυση του κινηματικού προβλήματος ενός ρομποτικού βραχίονα, η κινηματική ανάλυση αλλά και οι παράμετροι Denavit – Hartenberg.

This thesis was carried out as part of the graduate studies of the master's program in robotics. Its object is the construction and programming of a six-axis robotic arm through CODESYS, which is a development environment for programming controller applications according to the international standard IEC 61131 – 3. To program the robotic arm, SoftMotion is used which is a CODESYS library exclusively for moving servo motors and solving kinematic problems. In addition, to visualize in real time the motion CoppeliaSim is used, which is a simulation program in an environment which inherit the law of physics, however in our case it is used as a visualization program as the joints of the robotic arm receive the values directly from CODESYS. For the communication of CODESYS PLC with CoppeliaSim, the Modbus TCP communication protocol is used which is executed through Python. Finally, the solution of the kinematic problem of a robotic arm, the kinematic analysis and Denavit – Hartenberg parameters are studied.