Silová působení na robota při obrábění

Abstract

Tato práce se zabývá silami působícími na průmyslový manipulátor při obrábění kovového materiálu nástrojem připevněným na poslední ose robotu. Obrábění je realizováno broušením materiálu brusným kotoučem. Dynamické chování manipulátoru během broušení je modelováno pomocí rekurzivního Newton-Eulerova algoritmu. Pro vybrané trajektorie brusného nástroje jsou provedeny simulace, prostřednictvím kterých je mimo jiné zkoumán vliv gyroskopického momentu na pohony robotu. Gyroskopický moment při broušení vzniká jako důsledek manipulace s rychle se otáčejícím brusným kotoučem upevněným spolu s dalšími rotujícími hmotami na posledním rameni manipulátoru. Důsledkem tohoto působení pak může docházet k~nadměrnému mechanickému namáhání dílů a~některých pohonů robotu, případně i~k~jejich poškození. Na základě výsledků simulací a známých limitů pohonů manipulátoru je diskutováno namáhání pohonů průmyslového robotu KUKA KR 500 R2830 MT během broušení a obecně vhodnost tohoto manipulátoru pro tento typ úlohy. Implementované řešení a~vhodnost použité metody modelující dynamické chování robotu při broušení jsou ověřeny pomocí experimentu s reálným robotem podobné konstrukce.

This thesis deals with the forces acting on an industrial robot manipulator during metal machining with a machining tool mounted at the position of an end-effector. The machining is performed by grinding of a material with a rotating abrasive disc. Both static and dynamic forces acting on the robot during machining are modelled using the Recursive Newton-Euler Algorithm for dynamic modelling of rigid-bodies. The simulations for chosen trajectories of the machining tool are performed in order to investigate the influence of a gyroscopic effect (among other things). This effect arises during the manipulation with heavy rotating masses of the machining tool and it can have a negative influence on the structure of manipulator or even cause its damage. Based on the results of simulations, the capability of the industrial manipulator KUKA KR 500 R2830 MT (namely its actuators) to perform the machining operation is discussed. The implemented solution to the dynamic modelling of robot manipulators as well as the suitability of used method is verified in an experiment with real robot with similar structure.