Design and construction of an industrial robot controlled by the ROS environment - Publication - Bridge of Knowledge

Your account

login

Search

Design and construction of an industrial robot controlled by the ROS environment

Abstract

This engineering thesis focuses on the recognition of modern budgetary solutions of robotic
arms and on the design and implementation of one of them. Historical solutions are discussed
using the example of the IRB6 robot and the modern approach - the Omron Viper 850. The
paper includes a description of the design thought of the different parts. Mechanical, electrical and
software aspects are presented. In the mechanical part, the basic principles that accompanied
the designers during their work are described, as well as explanations of some solutions used.
The electrical part focuses on a description of the control cabinet and explains the basic design
principles of this type of construction. It also mentions the decisions that were made because
of the limited budget. The software description includes an introduction to the ROS environment
and explains how to control the stepper motors and their drivers. The work carried out on the
practical implementation of the design is also documented. The team has tried to explain what
methods were used to make the necessary elements. The description of the work includes many
photographs taken during the construction. Tests of the finished arm were carried out and the
results, together with their conclusions, are presented in this paper. At the end of the paper,
thoughts on the design process and conclusions for the potential next version of the device are
included.

Authors (2)

Cite as

Full text

download paper
downloaded 59 times
Publication version
Accepted or Published Version
License
Creative Commons: CC-BY open in new tab

Keywords

Details

Category:
Artistic work results
Type:
Artistic work results
Publication year:
2022
Bibliography: test
  1. Rysunek 4.10. Przebieg odchylenia prędkości silnika krokowego bez zastosowania metody mikrokroku [28] open in new tab
  2. Rysunek 4.11. Przebieg odchylenia prędkości silnika krokowego z wykorzystaniem metody mikrokroku [28] Sterownik silnika, przedstawiony na rysunku 4.13, przyjmuje od mikroprocesora sygnały : open in new tab
  3. Schemat elektryczny pojedynczego wejścia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
  4. Zmontowany moduł dopasowujący . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
  5. Wykaz połączeń modułu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
  6. Wtyczka kabla łączącego robota z szafą sterowniczą . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
  7. Numeracja pinów we wtyczce oraz w gnieździe[15] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 open in new tab
  8. Złącze wielopinowe schunka[16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
  9. Zrzut ekranu z projektu w Visual Studio Code [17] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
  10. Przedstawienie ideowej komunikacji ROSa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 open in new tab
  11. Wizualizacja opisu URDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
  12. Zrzut ekranu zśrodowiska MoveIt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
  13. Interfejs umożliwiający weryfikację poprawności opisu URDF . . . . . . . . . . . . 56
  14. Wizualizacja łańcucha kinematycznego eksperymentalnego ramienia robotyczne- go MK.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 open in new tab
  15. Widok aproksymacji rozwiązania zagadnienia kinematyki odwrotnej z programu MoveIt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
  16. Rozpisana architektura systemu komunikacji ROSa . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
  17. Koncepcyjny model silnika krokowego bipolarnego [27] . . . . . . . . . . . . . . . 60
  18. Przebieg odchylenia prędkości silnika krokowego bez zastosowania metody mikro- kroku [28] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 open in new tab
  19. Przebieg odchylenia prędkości silnika krokowego z wykorzystaniem metody mikro- kroku [28] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 open in new tab
  20. Na przebiegu a) widać aproksymację prądu za pomocą mikrokroków, a na przebie- gu b) widać otrzymywane przebiegi pozycji silnika [29] . . . . . . . . . . . . . . . . 62 open in new tab
  21. Zdjęcie sterownika silników krokowych TB6600 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
  22. Schemat ideowy algorytmu sterowania ramieniem robotycznym umieszczonego na mikroprocesorze. Zapis za pomocą drzewa behawioralnego [30] . . . . . . . . . . 63
  23. Prusa i3Mk3s -najbardziej popularna drukarka 3D technologii FDM[32] . . . . . . 64 open in new tab
  24. Przykładowe rodzaje wypełnienia[34] stosowane w druku 3D w technologii FDM . 65 open in new tab
  25. Jeden z wydruków poddanych testom obciążeniowym . . . . . . . . . . . . . . . . 66
  26. Frezarka podczas obróbki szkła akrylowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
  27. Tokarka w firmie Fijało Poland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
  28. Proces zalewania formy sylikonem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
  29. Przemysłowy laser podczas pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
  30. Element po wypiaskowaniu i pomalowaniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 open in new tab
  31. Kratownica po wyspawaniu i pomalowaniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
  32. Widok podstawy po osadzeniu gniazda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
  33. Napięty pas zębaty podstawy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
  34. Gotowa konstrukcja pierwszego członu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 open in new tab
  35. Skręcona konstrukcja drugiego członu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
  36. Prace montażowe górnych przegubów ramienia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 open in new tab
  37. Złożone przeguby końcowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
  38. Początki prac nad szafą sterowniczą . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
  39. Drukowanie osłon wentylatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
  40. Klejenie obudowy wtyczki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
  41. Robot MK.0 wraz z szafą sterowniczą . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 open in new tab
  42. Szafa sterownicza podczas pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
  43. Wieko szafy -widok wewnętrzny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
  44. Szafa sterownicza po otwarciu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
  45. Bazowe konfiguracje przy pomiarze powtarzalności . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
  46. Pomiar czujnikiem zegarowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
  47. Wykres rozkładu pomiarów dokładności powrotu do pozycji zadanej . . . . . . . . 83
  48. Procedura testowa udźwigu ramienia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
  49. Schemat typowego rozwiązania hamulca elektromagnetycznego[37] . . . . . . . . 87
  50. Teachpanel robota firmy KUKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 90
  51. Tablica D-H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
  52. Zakresy przegubów manipulatora odnoszące się do pozycji ramienia pokazanej na Rys 2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 open in new tab
  53. Tabela głównych poborów mocy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 open in new tab
  54. Zestawienie pomiarów czujnika zegarowego dla każdej osi wraz z obliczoną powta- rzalnością S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 open in new tab
  55. Pomiary prądów na osadach bezpiecznikowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
  56. Pomiary napięć cewek silników krokowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 92 WYKAZ LITERATURY
  57. S. Tadeusz, Modelling and simulation of industrial robot manipulator motion, vol. 1. Infona, 2004.
  58. J. Denavit and R. S. Hartenberg, "A kinematic notation for lower-pair mechanisms based on matrices," 1955. open in new tab
  59. "World robotics 2021 -service robots report." https://ifr.org/ifr-press-releases/ news/service-robots-hit-double-digit-growth-worldwide. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  60. "Omron polska." https://industrial.omron.pl/pl/products/viper. open in new tab
  61. O. A. Pacific, "Omron poc lab: Viper cell."
  62. "Annin robotics ar3." https://www.anninrobotics.com/. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  63. "Bcn3d moveo: A fully open source 3d printed robot arm." https://www.bcn3d.com/ bcn3d-moveo-the-future-of-learning-robotic-arm/. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  64. "Kauda robotic arm." https://www.instructables.com/KAUDA-Robotic-Arm/. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  65. M. W. Spong, S. Hutchinson, M. Vidyasagar, et al., Robot modeling and control, vol. 3. wiley New York, 2006.
  66. "Fusion360 integrated cad, cam, cae, and pcb software." https://www.autodesk.com/ products/fusion-360/overview. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  67. "Future of making, shape optimization and topology optimization." https://www.autodesk. com/solutions/topology-optimization. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  68. "Mantis gripper." https://www.thingiverse.com/thing:1480408. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  69. "Mks gen v1.4 motherboard manual." https://www.roboter-bausatz.de/media/pdf/0b/ f0/a7/MKS-Gen-DataSheet.pdf. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  70. "Clark wire cable." http://www.clarkwire.com/PinOutRS449.htm. open in new tab
  71. "Syntax svk-085-fphgst." https://shop.klotz-ais.com/tlp-f.html. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  72. "Code editing software." https://code.visualstudio.com/. Accessed on 31.12.2021. [18] "Robot operating system." https://www.ros.org/. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  73. "Ros urdf package library." http://wiki.ros.org/urdf. Accessed on 31.12.2021. 93 open in new tab
  74. Ros urdf joint element." http://wiki.ros.org/urdf/XML/joint. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  75. "Incorporating the latest advances in motion planning, manipulation, 3d perception, kinema- tics, control and navigation." https://moveit.ros.org/. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  76. "Ros packages that can be used to plan and execute motion trajectories for the bcn3d moveo robotic arm in simulation and real-life.." https://github.com/jesseweisberg/moveo_ros. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  77. "The mit license." https://opensource.org/licenses/MIT. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  78. M. Dąbkowski, "Systemy sterowania robotów przemysłowych." https://eia.pg.edu.pl/ documents/184160/295670/systemysterowania.pdf. Accessed on 31.12.2021.
  79. "Move group python interface." http://docs.ros.org/en/kinetic/api/moveit_ tutorials/html/doc/move_group_python_interface/move_group_python_interface_ tutorial.html. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  80. "Ikfast kinematics solver." http://docs.ros.org/en/kinetic/api/moveit_tutorials/ html/doc/ikfast/ikfast_tutorial.html. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  81. "Bipolar stepper motors: What is it? (circuit and sequence)." https://www.electrical4u. com/bipolar-stepper-motor/. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  82. "What is microstepping?." https://www.linearmotiontips.com/microstepping-basics/. Accessed on 31.12.2021. open in new tab
  83. A. Bellini, C. Concari, G. Franceschini, and A. Toscani, "Mixed-mode pwm for high- performance stepping motors," Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 54, pp. 3167 -3177, 01 2008. open in new tab
  84. M. Colledanchise and P. Ögren, Behavior trees in robotics and AI: An introduction. CRC Press, 2018. open in new tab
  85. D. Mościcki, "Mk0-robotic-arm." https://github.com/Edekheh/MK0_Robotic_Arm. Acces- sed on 10.01.2022.
  86. Zestawienie zacisków PLC : =ROB+CAB0-MKS-M1 -=ROB+CAB0-MKS-M1
  87. Zestawienie zacisków PLC : =ROB+CAB0-MKS-M2.1 -=ROB+CAB0-MKS-M2.1
  88. Zestawienie zacisków PLC : =ROB+CAB0-MKS-SERV1 -=ROB+CAB0-MKS-SERV1 2022-01-06
  89. =ROB+CAB0-DRIVER.M1-XD.M1:STEP
  90. =ROB+CAB0-DRIVER.M1-XD.M1:GND
  91. =ROB+CAB0-DRIVER.M1-XD.M1:ENABLE
  92. =ROB+CAB0-DRIVER.M2,1-XD.M2,1:STEP open in new tab
  93. =ROB+CAB0-DRIVER.M2,1-XD.M2,1:GND open in new tab
  94. =ROB+CAB0-DRIVER.M2,1-XD.M2,1:DIR open in new tab
  95. =ROB+CAB0-DRIVER.M2,1-XD.M2,1:ENABLE open in new tab
  96. =ROB+CAB0-DRIVER.M3-XD.M3:STEP open in new tab
  97. =ROB+CAB0-DRIVER.M3-XD.M3:GND open in new tab
  98. =ROB+CAB0-DRIVER.M3-XD.M3:ENABLE open in new tab
  99. =ROB+CAB0-STOP:12 open in new tab
  100. =ROB+CAB0-STOP:11 open in new tab
  101. =ROB+CAB0-STOP:22
  102. =ROB+CAB0-START:13 open in new tab
  103. =ROB+CAB0-SERWOMOTOR1:SGND
Verified by:
No verification

seen 103 times

Recommended for you

Design aspects of a low-cost prosthetic arm for people with severe movement disabilities

2020

Robotics in architectural education

2019

Feature extraction in detection and recognition of graphical objects

2022

Developing assumptions for the tram noise attenuation passive system using the noise maps analysis method

2019
Meta Tags