Simulation of a robot arm in reconfigurable workspace

Abstract

Työn tavoitteena oli selvittää lukijalle, mitä tarkoitetaan konfiguroitavalla työympäristöllä ja mihin aspekteihin olisi syytä kiinnittää huomiota. Konfiguroitavassa työympäristössä tarkoituksena oli tarkastella sen muokattavuutta.

Työ tehtiin Cargotec Oyj:n toimeksiannosta. Opinnäytetyön kirjoituskielenä oli englanti. Simulaation tekemiseen käytettiin RoboDK-sovellusta. Kyseinen sovellus valittiin työn ohjaajan suosituksen perusteella. Perusteluna ohjelman valinnalle oli lisensseihin liittyvä saatavuus.

Työn alussa esitellään terminologia. Työssä aluksi esitellään simulaatio ja siihen liittyviä ongelmia. Normaalista robottisolusta poiketen työssä itse robottia liikutetaan ennen kuin se aloittaa normaalin työrutiininsa. Tämä tarkoittaa työympäristön uudelleen konfigurointia.

Teoriassa esitellään muutamia kaavoja robottien kinematiikkaan liittyen. Suorassa kinematiikassa lasketaan robotin viimeisen nivelen paikka ja orientaatio. Käänteisessä kinematiikassa lasketaan nivelten kulmat. Muita tärkeitä kinematiikan aiheita robotiikassa ovat Jacobian- ja Denavit-Hartenberg-matriisit. Turvallisuusstandardeista esitellään robotteihin liittyvät pääpiirteet.

Teorian jälkeen esitellään, kuinka RoboDK-sovellusta yleisesti ottaen käytetään. On tärkeää tietää, kuinka simulaatioon voi tuoda erilaisia objekteja, joko itse tehtyjä tai sovelluksen kirjastosta löydettyjä. Robotin käyttöön liittyen pitää tietää, kuinka luodaan liikeratoja robotin toiminnalle.

Työn ratkaisussa kerrotaan mahdollisimman tarkkaan, kuinka simulaatiotilanne on ratkaistu. Halutussa simulaatiossa pitää robotti ja sen työpiste tuoda ensin lähemmäksi toisiaan, jonka jälkeen robotti tekee työrutiininsa. Työkalujen liittäminen robottiin ja niiden irrottaminen ei ollut yksinkertaista.

This thesis was commissioned by Cargotec Corp. The objective for this thesis is to show to the reader how to reconfigure workspace for the robot in a simulation. Simulation itself will not show or comment any real-world problems. Simulation was created with RoboDK software. Thesis advisor suggested that software because TAMK has a license for it.

Simulation situation and problems are defined first. Then, in theory, forward and inverse kinematics in robotics are presented by showing the main formulas for those theories. Some interesting issues concerning safety standards related to robotics were listed.

RoboDK software basic functions are introduced to the reader before the solution for the simulation is gone through the complete solution. Solution is told as accurately as possible. The robot manipulator reconfigured its workspace before the robot did its job routines. This reconfiguration was made with linearly moving platforms that were found in the RoboDK library. Hardest part in the simulation was to avoid singularity situations. Singularity is a situation where the manipulator will have unwanted sudden movement of one of its joints.