Robotmechanizmusok
		Előre

Robotmechanizmusok

Dr. Szabó, Zsolt

Budai, Csaba

Dr. Kovács, László

Dr. Lipovszki, György

Szerzői jog © 2014 Dr. Szabó Zsolt, Budai Csaba, Dr. Kovács László, Dr. Lipovszki György

A tananyag a TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0042 azonosító számú „ Mechatronikai mérnök MSc tananyagfejlesztés ” projekt keretében készült. A tananyagfejlesztés az Európai Unió támogatásával és az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

Kézirat lezárva: 2014 február

Lektorálta: Dr. Somló János

A kiadásért felel a(z): BME MOGI

Felelős szerkesztő: BME MOGI

ISBN 978-963-313-170-1

2014

Tartalom

1. Bevezetés

1.1. A robotok fontosabb részegységei és feladatai
1.2. A robotirányítás mechanikai alapjai

2. Robotok geometriai és kinematikai jellemzése

2.1. Homogén transzformációs mátrixok
2.2. Denavit‑Hartenberg paraméterek
2.3. Robotok kinematikai leírása

3. Robotok statikai jellemzése

4. Robotok dinamikai jellemzése

4.1. Luh-Walker-Paul algoritmus

1. A mozgásvizsgálat elemei

1.1. Az anyagi pont mozgása

1.1.1. Anyagi pont kinematikája
1.1.2. Az anyagi pont mozgásegyenletei
1.1.3. Erőterek, konzervatív erőtér, potenciális energia
1.1.4. Centrális erők, felületi tétel

1.2. Kényszerített mozgások

1.2.1. Az elsőfajú Lagrange-féle egyenletek
1.2.2. Időtől függő kényszerfeltételek
1.2.3. Nem ideális kényszerek

1.3. Anyagi pont egyensúlya

1.3.1. A virtuális munka elve
1.3.2. A d'Alembert-elv

1.4. Mozgó vonatkoztatási rendszerek

1.4.1. Merev testek kinematikai egyenletei
1.4.2. A dinamika alapegyenlete mozgó vonatkoztatási rendszerben

2. Merev test rendszerek dinamikája

2.1. A mozgásegyenletek szintetikus leírása

2.1.1. Anyagi pontrendszer dinamikai alapegyenletei

2.1.2. Merev testek dinamikai egyenletei

2.1.2.1. Súlypont, impulzus, perdület, tehetetlenségi nyomaték
2.1.2.2. Kinetikai nyomaték, perdületderivált, impulzus- és perdülettétel
2.1.2.3. Kinetikus energia

2.1.3. Elsőfajú Lagrange-egyenletek

2.1.3.1. Példa:

2.2. Holonom rendszerek analitikus leírása

2.2.1. Általános koordináták

2.2.2. Virtuális sebesség

2.2.3. A másodfajú Lagrange-egyenletek

2.2.4. A kinetikus energia függése az általános koordinátáktól

2.2.5. A mozgásegyenletek potenciálos erők esetén

2.2.5.1. A gömbi inga mozgásegyenletei
2.2.5.2. Síkbeli inga mozgásegyenlete

2.2.6. A mechanikai összenergia változása

2.2.7. Nem potenciálos általános erők

2.2.7.1. Giroszkopikus erők
2.2.7.2. Disszipatív erők

2.2.8. Az általános potenciál

2.2.9. A Hamilton-féle kanonikus mozgásegyenletek

2.2.9.1. Általános impulzus
2.2.9.2. A Hamilton-függvény

2.2.10. Routh-egyenletek

2.2.10.1. Ciklikus koordináták
2.2.10.2. A Routh-függvény
2.2.10.3. Példa

3. Mozgások jellemzése és stabilitása

3.1. Egy szabadsági fokú csillapított rezgések

3.1.1. Szabad rezgések
3.1.2. Gerjesztett rezgések

3.2. Mechanikai rendszerek egyensúlya

3.2.1. Virtuális teljesítmény elve
3.2.2. Dinamikus egyensúly
3.2.3. Stabilitási alapfogalmak

3.3. Holonom szkleronom rendszerek kis mozgásai

3.3.1. A mátrix differenciálegyenlet

3.3.2. Csillapítatlan rezgések

3.3.2.1. Sajátkörfrekvenciák, lengésképek

3.3.3. Stabilitás

3.3.3.1. A sajátvektorok ortogonalitása

3.3.4. A saját-körfrekvenciák becslési módszerei

3.3.4.1. A Rayleigh-hányados
3.3.4.2. Stodola-iteráció
3.3.4.3. Rayleigh-elv
3.3.4.4. Dunkerley-becslés

4. Mechanizmusok vizsgálati módszerei

4.1. Szerkezeti vizsgálat

4.1.1. Kinematikai pár, szabadsági fok

4.1.1.1. Mechanizmus szabadságfoka (DoF, szf.), mobilitása

4.1.2. Mechanizmusok csoportra bontása

4.1.2.1. Kinematikai inverzió

5. Robotok kinematikai és dinamikai alapegyenletei

5.1. Geometriai összefüggések

5.1.1. Homogén transzformációk

5.2. Kinematikai alapegyenletek

5.2.1. A robot Jacobi-mátrixa

5.3. Dinamikai egyenletek

5.4. Anholonom rendszerek mozgásegyenletei

5.4.1. Routh–Voss-egyenletek

5.4.2. Appell–Gibbs-egyenletek

5.4.2.1. A kvázisebességek
5.4.2.2. A Gibbs-féle gyorsulásenergia és a mozgásegyenletek

5.4.3. Merev test mozgásegyenletei

5.4.3.1. Bevásárló kocsi anholonom modellje

3. Melléklet

1. Példa – Robot manipulátor vezérlésére

1.1. Az inverz geometriai feladat bemutatása

2. Példa – A manipulátor illesztése IBM AT kompatibilis számítógéphez

3. Példa – A robotvezérlő program használati utasítása

3.1. Kézi vezérlés
3.2. Pályatanítás
3.3. Off-line programozás
3.4. Alaphelyzet beállítása
3.5. Mozgatás alaphelyzetbe
3.6. A pálya ismételtetése
3.7. A pálya megjelenítése

4. Példák – Tipikus nyíltláncú robotkarok

4.1. Síkbeli könyök manipulátor
4.2. Hengeres robot
4.3. Gömbi csukló

5. Példák – robotok csoportosítása

5.1. A robot definíciója

5.2. Robotok csoportosítása

5.3. Felhasználás szerinti csoportosítás

5.4. Ipari és szolgáltató robotok néhány különbsége

5.5. Szolgáltató robotok csoportosítása

5.6. Autonómia definíciója

5.7. Az ETO robot bemutatása

5.8. A robot fő jellemzői

5.9. A robot egységeinek részletes bemutatása

5.10. A szociális robotok típusai

5.10.1. Kompai
5.10.2. Biron
5.10.3. Hospi-Rimo
5.10.4. iRobiQ
5.10.5. Wakamaru
5.10.6. RoboVie R3
5.10.7. HAR (Home Assistant Robot)
5.10.8. PaPeRo
5.10.9. Cubo
5.10.10. Mamoru
5.10.11. Nao
5.10.12. iCat
5.10.13. Paro
5.10.14. Kobie
5.10.15. Rabie
5.10.16. Pomi
5.10.17. Beszéd
5.10.18. Gesztikuláció
5.10.19. Közvetlen betáplált információ

Irodalomjegyzék

Az ábrák listája

A táblázatok listája

1.1. Denavit-Hartenberg paraméterek táblázata
5.1. Különbségek az ipari- és a szolgáltató robotok között
5.2. Robotok csoportosítása
5.3. Személyi gondozó robotok típusai

		Előre
		I. rész - rész