Katana 450Benutzerhandbuch
c© Neuronics AG, 2001-2008. All rights reservedDocument Nr: 233493
Version 2.0.4
Neuronics AG, Technoparkstrasse 1, CH-8005 ZurichTel: +41 44 445 16 40, Fax: +41 44 445 16 44
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Herstellerhinweise 22.1 Warnhinweise und Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.2 Markenzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.3 Zertifizierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.4 Versionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.5 Kundendienst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.6 Restrisiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.7 Haftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.8 Garantie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Sicherheit 43.1 Grundlegende Sicherheitshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2 Zehn Tipps fur ein erfolgreiches Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4 Lagerung und Versand 64.1 Reinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2 Lagerung und Schutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.3 Verpackung und Transport des Katana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.4 Entsorgung Verpackungsmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5 Hardware 75.1 Katana Roboter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.1.1 Katana 450: Typen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.1.2 Verfahrwinkel der Gelenke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.2 Katana Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.2.1 Controlbox Intern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.2.2 Controlbox Extern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.2.3 Anschlusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2.3.1 Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.2.3.2 USB Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2.3.3 USB Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2.3.4 Digital In-/Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2.3.5 Energieversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.2.3.6 Statusanzeige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.2.3.7 Hauptschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.2.3.8 Katana-Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2.4 Controlboard Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.3 Nutzlast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125.4 Zubehor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.4.1 Winkelgreifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.4.2 Finger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.4.3 Parallelgreifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.4.4 Flansch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.4.5 Base Plate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.4.6 Air Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.5 Kinematik und Koordinatensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.5.1 Koordinatensysteme und Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Benutzerhandbuch i
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5.5.1.1 Basiskoordinatensystem (Basis-Frame) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.5.1.2 Werkzeugkoordinatensystem (Tool-Frame) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.5.1.3 Winkeldefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.5.2 Modifizierte Denavit-Hartenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.5.2.1 Modifizierte Denavit-Hartenberg Konvention . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.5.2.2 Katana 6M180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.5.2.3 Katana 6M90 mit Greifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245.5.2.4 Katana 6M90 mit Flansch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6 Inbetriebnahme 266.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1.1 Montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266.1.1.1 Montage mit interner Controlbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266.1.1.2 Montage mit externer Controlbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.1.2 Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286.2 Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.2.1 Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286.2.2 USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.2.2.1 Windows XP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296.2.2.2 Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.2.3 IP-Konfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316.3 Moglichkeiten zur Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.3.1 Katana4D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316.3.2 KNI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316.3.3 Stand-alone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
7 Wartungshinweise 337.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.2 Firmware Update . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.2.1 Bezug neuer Firmware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.2.2 Installation ab USB-Stick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8 Support 348.1 Neuronics Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348.2 Wichtige Informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
9 Anhang 359.1 Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359.2 Dimensionen und Verfahrwege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
9.2.1 6M180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369.2.2 6M90A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379.2.3 6M90B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
9.3 Detailzeichnungen Zubehor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.3.1 Winkelgreifer mit Finger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.3.2 Parallelgreifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409.3.3 Flansch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Benutzerhandbuch ii
1 Einleitung
Neuronics ist der weltweit fuhrende Anbieter von intelligenten und menschennahen Automatisierungslosungenfur die Industrie, Service Robotik, Forschung und Didaktik. Die in der Schweiz entwickelten und produzier-ten intelligent & personal robots bestechen durch ihre Kompaktheit, Flexibilitat, einfache Implementierung undHandhabung, sowie eine enorm kurze Amortisationsdauer. Diese Anleitung richtet sich an alle Benutzer einesKnickarmroboters Katana 450. Um den Katana 450 optimal auf seine Aufgabe vorzubereiten und geforderteArbeitsraume und -ablaufe sicher und effizient abzudecken, ist der Roboter sowohl in der Konfigurationen 90◦
(A und B) als auch in der Konfiguration 180◦ erhaltlich.
Benutzerhandbuch 1
2 Herstellerhinweise
2.1 Warnhinweise und Symbole
Vor Inbetriebsetzung des Roboters Katana 450 ist das Benutzerhandbuch – insbesondere die Sicherheits-hinweise in Kapitel 3 – sorgfaltig zu lesen und zu beachten! Speziell hervorgehobene Hinweise innerhalbder Anleitung mussen zwingend beachtet werden.
In dieser Anleitung wurden alle Stellen, welche die Sicherheit betreffen, mit dem Symbol in Abbildung 2.1gekennzeichnet.
Abbildung 2.1: Warnhinweise werden im vorliegendenDokument mit diesem Symbol gekennzeichnet.
2.2 Markenzeichen
“NEURONICS”, “INTELLIGENT PERSONAL ROBOTICS” und “IPR BY NEURONICS” sind eingetragene Wa-renzeichen der Neuronics AG, Zurich.
2.3 Zertifizierungen
Der Katana 450 tragt ein CE Kennzeichen. Die Handhabungsautomaten KATANA M5 und KATANA M6 wur-den in einer Risikoanalyse der Electrosuisse bei bestimmungsgemasser Anwendung als genugend sichereingestuft (Bericht Nr. Neu-040315).
2.4 Versionen
Aufgund der Bedurfnisse von verschiedenen Kundengruppen wurden in den vergangenen Jahren funf Gene-rationen konsequent weiterentwickelt.
2.5 Kundendienst
Das Support-Team unterstutzt, berat, programmiert und entwickelt Applikationen fur die Katana-Nutzer undist unter folgender Telefonnummer und eMail-Adresse erreichbar:
Tel.: +41 44 445 16 31E-Mail: [email protected]
Es ist zu beachten, dass der Support generell kostenpflichtig ist.
Benutzerhandbuch 2
Restrisiken
2.6 Restrisiken
Beim Einsatz von Handhabungsautomaten konnen Verletzungen auftreten, insbesondere wenn zerbrechli-che, scharfkantige oder spitze Gegenstande manipuliert werden oder wenn sich solche Gegenstande imArbeitsraum befinden.
Falls bauliche Veranderungen am Katana durchgefuhrt werden, mussen die Verletzungsrisiken neu evaluiertwerden und Massnahmen fur den Schutz von Personen und Gegenstanden getroffen werden. In allen Fallen,in denen nicht vertretbare Risiken bestehen, oder durch die Benutzung eine Gefahrdung von Personen nichtausgeschlossen werden kann, mussen ausreichende Massnahmen fur die Absperrung oder Absicherung desArbeitsraums getroffen werden.
Bei Versagen der Stromversorgung des Katana 450 konnen die Gelenkenicht mehr gehalten werden. Dadurch konnen Schaden an vom Greifer ge-haltenen Objekten und an im Arbeitsbereich befindlichen Gegenstandenhervorgerufen werden. Es wird daher empfohlen, solche Schaden durchMassnahmen wie unterbrechungsfreie Stromversorgung zu vermeiden.
2.7 Haftung
Insbesondere haftet Neuronics AG, unter Vorbehalt des absichtlichen Verschweigens von Mangeln, nicht furMangel- und Mangelfolgeschaden, Verluste oder Kosten im Zusammenhang mit der Verwendung oder wegender Unmoglichkeit der Verwendung des Produktes fur irgendeinen Zweck. Stillschweigende Zusicherungenfur die Verwendung oder Eignung fur einen bestimmten Zweck werden ausdrucklich ausgeschlossen.
(Auszug aus den AGB)
2.8 Garantie
Neuronics garantiert, dass die gelieferten Produkte frei von Material- oder Fertigungsfehlern sind. Diese Ga-rantie gilt unter der Voraussetzung, dass die Produkte in Ubereinstimmung mit diesem Benutzerhandbuchrichtig eingesetzt, gehandhabt und gepflegt werden. Wir empfehlen, die Produkte einmal jahrlich warten zulassen.
Die Garantiefrist betragt 12 Monate fur Neuprodukte sowie 6 Monate fur Ersatz- und Austauschteile jeweilsab Lieferdatum. Der Garantieanspruch erlischt, wenn Servicearbeiten und Reparaturen von nicht durch Neu-ronics AG zertifizierte Personen durchgefuhrt oder fremde Ersatzteile verwendet werden. Die beanstandetenGerate oder Teile davon mussen frachtfrei zuruckgeschickt werden. Weitere Garantieanspruche sind ausge-schlossen.
(Auszug aus den AGB)
Benutzerhandbuch 3
3 Sicherheit
3.1 Grundlegende Sicherheitshinweise
Katana ist fur sich allein betrachtet eine sichere Automatisierungskomponente und bedarf daher keiner Schutz-abschrankung. Das bedeutet aber nicht zwingend, dass die damit umgesetzte Automationslosung ungefahrlichgenug ist, um keine zusatzlichen Schutzmassnahmen zu erfordern. Der Betreiber des Katana ist selbst furdie Erfullung der anwendungsspezifischen Sicherheitsvorschriften verantwortlich. Wenn nicht von Neuronicsgeprufte Greifer benutzt oder wenn gefahrliche Objekte hantiert werden, ist eine anwendungsspezifischeRisikoanalyse vorzunehmen und ausreichende Schutzmassnahmen zu ergreifen, die ein sicheres Arbeitengarantieren. Neuronics lehnt jede Verantwortung fur Unfalle und entstandene Personen- Sachschaden ab,die sich aufgrund anwendungsspezifischer Gefahren ereignen konnen.
Alle Personen, die Katana anwenden, mussen die vorliegenden Sicherheitshinweise und Anwendungstippskennen. Daruber hinaus sind sie von den Personen, die Anwendungsprogramme erstellen oder andern, aufdie entsprechende Anwendung hin zu schulen. Personen, die Katana programmieren und parametrisieren,wird eine Schulung bei Neuronics oder einem Neuronics-Schulungspartner mit Nachdruck empfohlen.
Benutzerhandbuch 4
Zehn Tipps fur ein erfolgreiches Arbeiten
3.2 Zehn Tipps fur ein erfolgreiches Arbeiten
Die folgendend Hinweise sollen helfen, die Arbeit mit dem Katana 450 sicher und effizient zu machen:
1. Nach einer Kollisionsmeldung muss stets eine Hauptjustierung durch-gefuhrt werden. Falls das Programm direkt fortgesetzt wird, kann eszu Abweichungen beim Erreiche der Zielpositionen fuhren. Neuronicsubernimmt keine Gewahr fur richtiges Positionieren nach einer Kollisi-on.
2. Verfahrbewegungen nach dem Teach-in und Programmieren solltenzuerst ohne Greifer durchfuhrt werden, damit dieser bei einer eventu-ellen Fehlprogrammierung nicht beschadigt wird.
3. Die Katana-Gelenke durfen von Hand nicht schneller als 45◦ pro Se-kunde bewegt werden.
4. Bei Betrieb ohne Schutzabschrankung wenn moglich den Wirkungs-bereich markieren, um Storungen durch unbeabsichtigtes Eindringenzu vermeiden.
5. Wenn der Strom ausgeschaltet, respektive die Motoren per Softwareauf OFF gesetzt werden, muss der Katana von Hand festgehalten wer-den. Da die Gelenke nicht bremsengesichert sind, fallt Katana durchdie Schwerkraft in sich zusammen.
6. Fur die Arbeit in der Umgebung von Handhabungsautomaten wird dasTragen von Schutzbrillen empfohlen, um Augenverletzungen zu ver-meiden.
7. Vor jeder Inbetriebnahem ist sicher zu stellen, dass der Knickarmro-boter Katana gemass der Installationsanweisung sicher auf seiner Ar-beitsflache befestigt ist.
8. Falls durch den Einsatz des Katana Roboters oder durch die Handha-bung von scharfkantigen oder gefahrlichen Gegenstanden die Gefahrder Beschadigung von elektrischen Kabeln, Leitungen und Schaltein-richungen besteht, mussen Massnahme zum Schutz solcher Einrich-tungen getroffen werden.
9. Um die Benutzer von Handhabungsautomaten mit den Risiken, dennotwendigen Schutzmassnahmen und Verhaltensregeln vertraut zumachen, mussen diese regelmassig geschult werden.
10. Durch die Integration von Komponenten in eine Anwendung konnenneue Risiken entstehen. Diese Risiken mussen im Rahmen des An-wendungsengineerings bewertet und durch entsprechende Schutz-massnahmen reduziert oder beseitigt werden. Durch baulicheAnderungen konnen neue Risiken und Gefahrdungspotenziale entste-hen, denen ebenfalls durch entsprechende Schutzmassnahmen be-gegnet werden muss.
Benutzerhandbuch 5
4 Lagerung und Versand
4.1 Reinigung
Aus Sicherheitsgrunden muss vor der Reinigung des Roboters oder des angeschlossenen Zubehors derStecker des Netzkabels aus der Netzdose gezogen werden.
Der Roboter sollte mit einem weichen, leicht feuchten Tuch abgewischt werden. Bei starken Verschmutzungenkann auch Alkohol (maximal 70%) oder ein alkoholhaltiges Reinigungsmittel verwendet werden (maximal70% Alkohol). Es sollten keine Stoffe wie Terpentin, Verdunner oder Azeton verwendet werden. Insbesonderedurfen diese nicht in Kontakt mit der Elektronik kommen. Pressluft darf zur Reinigung nicht verwendet werden.Reinigungsmittel mit Schleifpartikeln konnen die Oberflache beschadigen.
4.2 Lagerung und Schutz
Der Knickarmroboter und das Zubehor sollten in der geschlossenen Originalverpackung aufbewahrt wer-den, um einen optimalen Schutz vor Staub und Schmutz zu gewahrleisten. Die Raumtemperatur sollte zwi-schen +5◦C – +40◦C betragen. Das Roboter sollte bei einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 20% und 80%(nichtkondensierend) aufbewahrt und betrieben werden. Die Aufbewahrung ausserhalb der Verpackung wirdgrundsatzlich nicht empfohlen.
Als Alternative kann der Roboter in einer sauberen und verschliessbaren Kunststoffbox aufbewahrt werden.
Die Originalverpackung kann bei der Neuronics AG nachbestellt werden.
4.3 Verpackung und Transport des Katana
Der Handhabungsautomat sollte ausschliesslich mit der mitgelieferten Originalverpackung verschickt werden,um einen optimalen Schutz zu gewahrleisten.
Bei Verlust oder beschadigter Verpackung kann diese bei der Neuronics AG bestellt werden.
Optional kann bei der Neuronics AG ein rollbarer Aluminiumkoffer mit angepasster Schaumstoffeinlage be-stellt werden. Eine Preisauskunft kann unter der Telefonnummer +41 44 445 16 40 eingeholt werden.
4.4 Entsorgung Verpackungsmaterial
Die Schaumstoffeinlage ist eine formangepasste, mehrfach verwendbare Verpackungslosung, welche bei ei-nem Transport optimalen Schutz bietet. Da diese zu einem spateren Zeitpunkt wieder verwendet werdenkann, wird empfohlen sie aufzubewahren.
Bei Entsorgung des Produkts und des Verpackungsmaterial sind die ortlichen Gesetze und Verordnungeneinzuhalten.
Benutzerhandbuch 6
5 Hardware
5.1 Katana Roboter
Es stehen drei Katana-Typen zur Verfugung: 6M180, 6M90A und 6M90B. Diese unterscheiden sich durch dieAnordnung des Gelenk 6. Im Anhang (Kapitel 9.2) sind detaillierte Mass- und Verfahrwegs-Zeichnungen zufinden. In Abschnitt 5.1.1 werden die drei Typen abgebildet.
5.1.1 Katana 450: Typen
Alle Typen des Katana 450 in Abbildung 5.1 bis 5.3 sind mit Winkelgreifern von Neuronics bestuckt.
Abbildung 5.1: 6M180 Abbildung 5.2: 6M90A Abbildung 5.3: 6M90B
5.1.2 Verfahrwinkel der Gelenke
Folgende maximalen Verfahrwinkel stehen dem Benutzer fur seine Handlingsaufgaben zur Verfugung.
Gelenk Winkel absolut Winkel relativ BemerkungGelenk 1 339◦ +/− 169.5◦
Gelenk 2 132◦ +102◦ / −30◦
Gelenk 3 245◦ +/− 122.5◦
Gelenk 4 224◦ +/− 112◦
Gelenk 5 336◦ +/− 168◦
Gelenk 6 329◦ + 299.5◦ / −29.5◦ abhangig von der Position der Anschlagsschraube(mit Flansch)
Bei Flanschbetrieb:Will der Benutzer seine Greiferapplikation im Winkel versetzen, geschiehtdies durch Versetzen der Anschlagsschraube des Gelenks 6 (jeweils 90◦-Schritte). Die Aktion muss anschliessend in der Katana4D-Software zwin-gend eingegeben werden, da sonst die Kinematik verfalscht ist (Details hier-zu sind im Katana4D-Manual zu finden).
Benutzerhandbuch 7
Katana Steuerung
5.2 Katana Steuerung
Fur die Ansteuerung des Roboters ist eine Controlbox von Neuronics notwendig. Es gibt zwei Typen, eineinterne und eine externe Variante. Die interne Controlbox wird direkt an den Fuss des Roboters angeflanscht,die externe kann flexibel in der Roboterumgebung platziert werden (siehe Kapitel 6.1.1).
5.2.1 Controlbox Intern
Abbildungen 5.4 und 5.5 zeigen die Anschlusse und Bedienelemente der internen Controlbox. In den nach-folgenden Kapiteln werden diese detaillierter beschrieben.
Abbildung 5.4: Controlbox intern: Ansicht von vorne Abbildung 5.5: Controlbox intern: Ansicht von der rech-ten Seite
5.2.2 Controlbox Extern
Abbildungen 5.6 und 5.7 zeigen die Anschlusse und Bedienelemente der externen Controlbox. In den nach-folgenden Kapiteln werden diese detaillierter beschrieben. Bei Verwendung der externen Controlbox betragtdie maximale Lange des Steuerkabels 10m.
Abbildung 5.6: Controlbox extern: Ansicht von vorne Abbildung 5.7: Controlbox extern: Ansicht von hinten
5.2.3 Anschlusse
5.2.3.1 Ethernet
Zwei RJ45 Ethernet-Anschlusse bieten volle TCP/IP Unterstutzung fur LAN und Web-Applikationen. Die IP-Nummer und Netzwerk-Maske des Controlboards ist fix vorkonfiguriert, kann aber bei Bedarf geandert wer-den.
Bei Ansteuerung uber Ethernet:
IP-Adresse: 192.168.168.232Netzwerk-Maske: 255.255.255.0
Bei Bedarf konnen Feldbusse wie ProfiNET oder EtherCAT mit einem Buskoppler auf ModBus/TCP uber denEthernet-Anschluss an die Controlbox angeschlossen werden.
Benutzerhandbuch 8
Katana Steuerung
5.2.3.2 USB Device
Der verfugbare USB Anschluss ist eine alternative Ansteuerung zum Ethernet-Anschluss. Dies ist vorallemnutzlich, wenn Sicherheitsvorschriften die Ethernet-Einbindung in ein bestehendes Firmen-Netzwerk verbie-ten. Fur die USB Verbindung ist ein spezieller Treiber notwending, welcher im Katana4D Installationspfadunter “Drivers” zu finden ist.
Bei Ansteuerung uber USB:
IP-Adresse: 192.168.1.1Netzwerk-Maske: 255.255.0.0
5.2.3.3 USB Host
Zwei USB Host Anschlusse bieten Anschlussmoglichkeiten fur USB-Sticks (Firmware-Update und Stand-alone Programmspeicher), fur das Neuronics Control-Pad sowie fur kundenspezifische Schnittstellen zur Pe-ripherie.
5.2.3.4 Digital In-/Output
Die Controlbox bietet folgende acht digitale Ein-/Ausgange an.
In A-D Vier digitale EingangeIn E Soft Stop Erlaubt einen Programmstop durch ein externes SignalIn F Power Fail Signal von der USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) fur die Fahrt in die
HomepositionOut A-B Zwei digitale Ausgange
Die Pinbelegung der Ein-/Ausgange ist abhangig von der Jumper-Einstellung des Controlboards. Standard-massig sind die Jumper auf ’Active Low’ geschaltet (siehe Abbildung 5.10). Wenn es notig ist, konnen dieJumper neu gesetzt werden. Um sich Zugang zu verschaffen, muss vorher das Gehause der Controlboxentfernt werden. Bitte diesbezuglich Kontakt mit dem Neuronics-Support aufnehmen. Abbildungen 5.8 bis5.10 zeigen die Schemata der Ein- und Ausgange sowie die drei moglichen Jumper-Konfigurationen.
Abbildung 5.8: Schema Digitale Eingange
Abbildung 5.9: Schema Digitale Ausgange
Benutzerhandbuch 9
Katana Steuerung
Abbildung 5.10: Jumper-Einstellungen
5.2.3.5 Energieversorgung
Der Anschluss fur die Energieversorgung (Klinkensteckerbuchse) befindet sich vorne (interne Controlbox)resp. hinten (externe Controlbox) und ist mit “Power +24VDC” gekennzeichnet. Bitte ausschliesslich das mit-gelieferte Neuronics-Netzteil (24V DC) verwenden.
5.2.3.6 Statusanzeige
Die eingebaute Status-LED informiert uber den aktuellen Zustand der Controlbox. Nachfolgend die wichtig-sten LED-Zustande:
Leuchtet ROT • Controlbox noch nicht betriebsbit ereit (wahrend dem Aufstarten - ca. 30 Sekunden)• Funktionsstorung• wahrend dem Update-Prozess mit USB-Stick
Leuchtet GRUN • Controlbox ist betriebsbereitBlinkt ROT / GRUN • Update-Prozess ist beendet
Wahrend dem Update Prozess darf der USB-Stick NICHT entfernt werdenund die Controlbox darf NICHT ausgeschaltet werden. Das eingebaute Elek-tronikboard konnte irreparabel beschadigt werden!
5.2.3.7 Hauptschalter
Der Hauptschalter befindet sich auf der rechten Seite (interne Controlbox) resp. hinten (externe Controlbox).
Wird der Schalter wahrend dem Betrieb betatigt, fallt der Katana in sich zu-sammen!
5.2.3.8 Katana-Anschluss
Der Anschluss fur das D-SUB-Kabel zum Katana-Roboter befindet sich auf der Ruckseite der externen Con-trolbox. Bitte dafur ausschliesslich das mitgelieferte Neuronics-D-SUB-Kabel verwenden. Fur den Betrieb mitder internen Controlbox ist kein Kabel notig, da die Box direkt an den Roboterfuss angeflanscht wird.
Benutzerhandbuch 10
Katana Steuerung
5.2.4 Controlboard Services
Das Controlboard stellt folgende Services zur Verfugung
• Telnet
• FTP
• HTTP
• XML-RPC
• SOAP
• Modbus
Benutzerhandbuch 11
Nutzlast
5.3 Nutzlast
Fur die Verwendung kundenspezifischer Nutzlasten am Katana Flansch mussen die zulassigen Nutzlastenbeachtet werden. Die Lage des Schwerpunkts des Anbaus am Flansch wird definiert durch den radialenAbstand Lxy sowie dem axialen Abstand Lz (siehe Abbildung 5.11). In Abbildung 5.12 sind die Maximalwerteaufgezeigt, die fur Lxy (x-Achse), Lz (y-Achse) und das Anbaugewicht m gelten.
+Y
+X
+Z Lx
Ly
LzLxy
Abbildung 5.11: Nutzlast-Schwerpunkt
0
20
40
60
80
100
120
140
0 50 100 150 200
L xy
[mm
]
Lz [mm]
400g
Abbildung 5.12: Nutzlast-Diagramm
Maximalwerte:Lxymax
100 mmLzmax
150 mmmmax 400 g
Benutzerhandbuch 12
Nutzlast
Es ist sicherzustellen, dass die Werte fur Lxy, Lz und m NIE uberschrittenwerden! Vor der Adaption und Nutzung eines Greifsystems ist dies in jedemFall abzuklaren. Sind die Werte trotzdem hoher, wird die Einsatzdauer desKatana-Roboters verkurzt, da die Getriebe und Motoren uberbelastet wer-den!
Benutzerhandbuch 13
Zubehor
5.4 Zubehor
5.4.1 Winkelgreifer
Der Winkelgreifer von Neuronics ist die standardmassig angebotene Greiferlosung fur allgemeine Handlings-aufgaben mit Katana. Die dazugehorenden Finger sind im Kapitel 5.4.2 beschrieben. Der Benutzer kannjedoch auch eigens entwickelte, applikationsspezifische Greifer oder Finger verwenden. Detailliertere Mass-Zeichnungen sind im Anhang (Kapitel 9.3.1) zu finden. In Abbildung 5.13 wird der Anbau des Winkelgreifersan den Katana Roboter gezeigt.
Folgendes muss zwingend eingehalten werden:
• Bei Verwendung von benutzerseitig konstruierten Fingern muss deren Greifpunkt fluchtend auf derMittelachse des Winkelgreifers liegen (LB=0, vergleiche Abbildung 5.13), das heisst die Finger durfennicht exzentrisch greifen. Durch dieses zusatzlich auftretende Drehmoment wurde der Winkelgreifer inseiner Lebensdauer herabgesetzt werden.
• Das Eigengewicht des Greifers betragt 150 Gramm. Die maximale Last des Greifguts betragt daherinklusive Greiferfinger 250 Gramm. Bei Uberschreiten dieses Wertes wird die Einsatzdauer des KatanaRoboters verkurzt, da die Getriebe und Motoren uberbelastet werden!
• Der Schwerpunkt des Greifers inkl. Greifgut muss sich innerhalb des definierten Nutzlast-Bereichs be-finden (siehe Kapitel 5.3).
Zu beachten ist: Bei Bestellung eines Katana mit Winkelgreifer ist dieser bereits am Roboter montiert. BeiEinzelbestellung des Winkelgreifers sind die Einzelteile 2-5 (Abbildung 5.13) im Lieferumfang enthalten.
1 2 3 4 5
LB
LA
Abbildung 5.13: Montage Winkelgreifer
1© Katana2© Kupplung3© Senkschraube DIN965 M3x4 (4 Stk)4©Winkelgreifer5© Zylinderschraube DIN912 M3x10 (4 Stk)
Benutzerhandbuch 14
Zubehor
5.4.2 Finger
Die Neuronics Finger sind die standardmassig angebotene Greiflosung fur allgemeine Handlingsaufgabenmit Katana. Der dazugehorende Winkelgreifer ist im Kapitel 5.4.1 beschrieben.
Abbildung 5.14 zeigt den Anbau eines Fingers an den Winkelgreifer.
Bitte beachten: Bei Bestellung eines Katanas mit Greiferfinger sind diese bereits am Greiferkorper montiert.Bei Einzelbestellung eines Fingerpaares sind die abgebildeten Einzelteile 2-4 (Abbildung 5.14) im Lieferum-fang enthalten.
1 2
3
4
Abbildung 5.14: Montage Finger
1©Winkelgreifer2© Finger3© Federring DIN7980 Ø3.1xØ5.6x1 (je Finger 2 Stk)4© Zylinderschraube DIN912 M3x6 (je Finger 2 Stk)
Benutzerhandbuch 15
Zubehor
5.4.3 Parallelgreifer
Der Parallelgreifer von Neuronics ist die angebotene Greiferlosung fur exakte Greifaufgaben mit Katana. Furden Parallelgreifer muss der Benutzer eigene anwendungsspezifische Finger konstruieren. Diese konnenan der Aussen- oder Innenseite der Greiferbacken montiert werden. Detailliertere Mass-Zeichnungen sind imAnhang (Kapitel 9.3.2) zu finden. Abbildung 5.15 zeigt den Anbau des Parallelgreifers an den Katana Roboter.
Folgendes muss zwingend eingehalten werden:
• Beim Parallelgreifer kann der Greifpunkt der konstruierten Finger auch exzentrisch sein, da dieser Grei-fertyp dies zulasst. Die maximalen Belastungsmomente auf die Backen betragen fur MA und MB 4Nm(vergleiche Abbildung 5.15). Folglich betragt der maximale Exzenterwert fur LB 100mm (bei Maximal-moment des Motors).
• Das Eigengewicht des Greiferkorpers betragt ohne Finger 150 Gramm. Die maximale Last des Greif-guts inklusive Finger betragt daher 250 Gramm. Bei Uberschreiten dieses Wertes wird die Einsatzdauerdes Katana Roboters verkurzt, da die Getriebe und Motoren uberbelastet werden!
• Der Schwerpunkt des Greifers inkl. Greifgut muss sich innerhalb des definierten Nutzlast-Bereichs be-finden (siehe Kapitel 5.3).
Bitte beachten: Bei Bestellung eines Katana mit Parallelgreifer ist dieser bereits am Roboter montiert. BeiEinzelbestellung des Parallelgreifers sind die abgebildeten Einzelteile 2-5 (Abbildung 5.14) im Lieferumfangenthalten.
1 2 3 4 5
LB
LA
MA
MB
Abbildung 5.15: Montage Parallelgreifer
1© Katana2© Kupplung3© Senkschraube DIN965 M3x4 (4 Stk)4© Parallelgreifer5© Zylinderschraube DIN912 M3x10 (4 Stk)
Benutzerhandbuch 16
Zubehor
5.4.4 Flansch
Wenn der Benutzer eine eigene Greiferlosung am Katana Roboter benutzen will, kann er diese an den an-gebotenen Flansch von Neuronics anpassen. Dies gibt dem Katana einen zusatzlichen Freiheitsgrad durchdie Drehvorrichtung an Achse 6. Eine Zeichnung der Befestigungsmoglichkeiten am Flansch ist im Anhang(Kapitel 9.3.3) zu finden. Abbildung 5.16 zeigt den Anbau des Flansches an den Katana Roboter.
Zwingend einzuhalten: Der Schwerpunkt des adaptierten Greifers inklusive Greifgut muss sich innerhalb desdefinierten Nutzlast-Bereichs befinden und darf 400g nicht uberschreiten (siehe Kapitel 5.3).
Bitte beachten: Bei Bestellung eines Katana mit Flansch ist dieser bereits am Roboter montiert. Bei Einzel-bestellung des Flansches sind die abgebildeten Einzelteile 2-3 (Abbildung 5.16) im Lieferumfang enthalten.
1 2 3 4
Abbildung 5.16: Montage Flansch
1© Katana2© Anschlagschraube3© Flansch4© Zylinderschraube DIN912 M3x5 (4 Stk)
5.4.5 Base Plate
Fur die Befestigung am Arbeitsplatz bietet Neuronics eine passende Base Plate an. Diese wird typischerweisefur den Betrieb mit einer externen Controlbox verwendet. Die Montage ist in Kapitel 6.1.1.2 beschrieben.
Benutzerhandbuch 17
Zubehor
5.4.6 Air Set
Fur die Verwendung eines pneumatischen Greifelements bietet Neuronics ein Air Set an. Dieses fuhrt dieDruckluft ausserhalb am Roboter nach oben. Die Druckluft wird uber Schlauche und Swivel Drehfittings aus-sen am Roboter gefuhrt.
Abbildung 5.17 zeigt den Anbau des Air Sets an den Katana Roboter.
1
2
3
Abbildung 5.17: Montage Air Set
1© Gewindestift DIN913 M4x4 (3 x 3 Stk)2© Katana3© Air Set
Benutzerhandbuch 18
Kinematik und Koordinatensysteme
5.5 Kinematik und Koordinatensysteme
5.5.1 Koordinatensysteme und Definitionen
5.5.1.1 Basiskoordinatensystem (Basis-Frame)
Der Ursprung des Basiskoordinatensystems befindet sich im Schnittpunkt der Drehachsen von Motor 1 und2 (Mitte von Gelenk 2). Die z-Achse entspricht der Drehachse von Motor 1. Die Abbildung 5.18 zeigt denUrsprung des Basiskoordinatensystems im Grundriss. Die x-Achse liegt genau in der Mitte des Arbeitsberei-ches.
Abbildung 5.18: Basiskoordinatensystem im Grundriss
Abbildung 5.19 zeigt den Roboter mit allen Achsen im mechanischen Anschlag, der bei der Hauptjustierungangefahren wird und das eingezeichnete Basiskoordinatensystem.
5.5.1.2 Werkzeugkoordinatensystem (Tool-Frame)
Das Werkzeugkoordinatensystem befindet sich am Werkzeug des Roboters. Die Lage wird durch den ToolCenter Point (TCP) definiert. Lage und Orientierung des Werzeugkoordinatensystems werden als translatori-sche und rotatorische Transformationen vom Basiskoordinatensystem definiert. Fur die Orientierung werdenZ-X-Z Euler-Winkel verwendet. Dadurch, dass sich das Werkzeugkoordinatensystem mit dem Werkzeug be-wegt, liegt es relativ zu diesem immer gleich, auch wenn seine Lage im Raum verandert wird. Das Werkzeug-koordinatensystem ist auch ein Rechtssystem und wird durch die folgenden Vektoren xtool, ytool und ztoolaufgespannt. Die positive ztool-Achse zeigt immer in Werkzeugrichtung, weg vom Roboter. Falls ein Greifermontiert ist, wird das Werkzeugkoordinatensystem gemass Norm so wie in der Abbildung 5.20 eingetragen.
5.5.1.3 Winkeldefinitionen
Die Winkeldefinition in der Software Katana4D unterscheidet sich von jenen Winkeln, die bei der Kinematiknach der modifizierten Denavit-Hartenberg-Konvention (mDH, siehe Kapitel 5.5.2) berechnet werden. In denfolgenden zwei Figuren (Abbildung 5.21) sieht man zuerst die Winkeldefinitionen vom Katana4D und danach
Benutzerhandbuch 19
Kinematik und Koordinatensysteme
Abbildung 5.19: Basiskoordinatensystem
Abbildung 5.20: Werkzeugkoordinatensystem
Benutzerhandbuch 20
Kinematik und Koordinatensysteme
a) b)
Abbildung 5.21: Winkeldefinition a) im K4D b) in der Kinematik
noch jene wie sie in der Kinematik verwendet werden. Die Winkel in der Kinematik sind nach der ’Rechten-Hand-Regel’ definiert. Darum sind in der Abbildung auch noch die jeweiligen z-Achsen abgebildet. Die Bilderstellen exemplarisch den Katana 6M180 dar.
Fur die Umrechnung der Winkel von Katana4D- (K4D) in Kinematik-Definition (Kin) gelten die Formeln in derfolgenden Tabelle, wobei θ1 bis θ4 bei den Roboter-Typen 6M180, 6M90 mit Greifer (6M90G) und 6M90 mitFlansch (6M90T) gleich definiert sind, θ5 und gegebenenfalls θ6 unterscheiden sich diese in der Umrechnung:
Winkel [Typ] K4D→ Kin Kin→ K4Dθ1 θkin1 = θk4d1 − π θk4d1 = θkin1 + πθ2 θkin2 = θk4d2 θk4d2 = θkin2
θ3 θkin3 = θk4d3 − π θk4d3 = θkin3 + πθ4 θkin4 = π/2− θk4d4 θk4d4 = π/2− θkin4
θ5[6M180] θkin5 = 3π/2− θk4d5 θk4d5 = 3π/2− θkin5
θ5[6M90G] θkin5 = π/2− θk4d5 θk4d5 = π/2− θkin5
θ5[6M90T ] θkin5 = π/2− θk4d5 θk4d5 = π/2− θkin5
θ6[6M90T ] θkin6 = π/2− θk4d6 θk4d6 = π/2− θkin6
Die positive Encoder-Richtung ist nochmals anders definiert. Diese ist jedoch durch den Einbau der Motorengegeben (siehe Abbildung 5.22). Fur die Umrechnung von Encoder in Winkel (nach mDH) und umgekehrtgelten folgende Formeln:
θ = angleOffset+ rotationDirection · encoder − encoderOffsetepc
· 2π
encoder = round(encoderOffset+ rotationDirection · θ − angleOffset2π
· epc)
Durch Roboterhardware, -geometrie und -kalibration sind angleOffset (Winkel des Kalibrations-Anschlags),rotationDirection (Vergleich der Rotationsrichtung zwischen Encoder und Winkel), encoderOffset (En-coderwert am Kalibrations-Anschlag) und epc (Anzahl Encoder pro 360◦ Umdrehung) gegeben (vergleicheAbbildung 5.22).
Benutzerhandbuch 21
Kinematik und Koordinatensysteme
Abbildung 5.22: Encoder Zahlrichtung
5.5.2 Modifizierte Denavit-Hartenberg
5.5.2.1 Modifizierte Denavit-Hartenberg Konvention
Die modifizierte Denavit-Hartenberg-Konvention (mDH) ist eine Vorschrift, wie man Koordinatensysteme anden Achsen anbringt und wie man daraus die homogenen Transformationsmatrizen bestimmt. Sie erleichtertso vor allem die Berechnung der direkten Kinematik und ist mittlerweile eines der Standardverfahren furserielle Roboter.
Der Vorteil besteht darin, dass die Beschreibung anhand der mDH-Transformation wesentlich einfacher wird.Anstatt im allgemeinen Fall sechs, braucht man nur noch vier Parameter, um die Orientierung zweier Koordi-natensysteme zueinander zu beschreiben.
ai = Distanz von zi−1 zu zi entlang xi−1.αi = Winkel zwischen der zi−1 und zi Achse gemessen um xi−1.di = Distanz entlang zi von xi−1 zu xi.θi = Winkel zwischen xi−1 und xi gemessen um zi.
Abbildung 5.23 zeigt die Koordinatensysteme und Parameter mit der mDH-Konvention.
Abhangig vom Typ des Gelenks ist entweder θi oder di variabel. Die anderen drei Parameter sind konstant.
Um sicher zu stellen, dass diese vier Parameter genugen, mussen folgende Regeln eingehalten werden:
Die Achse Xi−1 ist rechtwinklig zu ZiDie Achse Xi−1 schneidet die Achse Zi
In den folgenden Abschnitten werden die mDH-Parameter fur die verschiedenen Katana-Konfigurationen be-schrieben.
5.5.2.2 Katana 6M180
Abbildung 5.24 zeigt die mDH Koordinatensysteme und Gelenkwinkel des Katana 6M180 in der Stellung, inder alle Gelenkwinkel gleich null sind.
Benutzerhandbuch 22
Kinematik und Koordinatensysteme
Link i-1Link i
Joint i+1
Joint i
Joint i-1
z
x
a
α
p d
z x
θ z
i-1
i-1
i-1i+1
i
i
i
ii
ii
Abbildung 5.23: Koordinatensysteme und Parameter mit der mDH-Konvention
y2=z1=z0
x2=x1=x0
y1=y0
z2
θ2
θ1
θ3
z3
y3
x3
y4
x4
z4
θ4
z5y5
x5
θ5
a2 a3
a4
a5
Abbildung 5.24: mDH Koordinatensysteme und Winkel beim Katana 6M180
Benutzerhandbuch 23
Kinematik und Koordinatensysteme
Der Motor 6 wird auch bei der T-Variante nicht in die Kinematik mit einbezogen, da dieser mit dem gleichausgerichteten Motor 5 praktisch redundant wird. Dies fuhrt in der inversen Kinematik zu unendlich vielenLosungen.
Gelenk θi di ai αi1 θ1 = 0 0 0 02 θ2 = 0 0 0 π
23 θ3 = 0 0 a2 04 θ4 = 0 0 a3 05 θ5 = 0 a4 + a5 0 −π2
Die Links haben dabei folgende Langen:
Link Langea2 190mma3 139mma4 147.3mma5 166mm
5.5.2.3 Katana 6M90 mit Greifer
Abbildung 5.25 zeigt die mDH Koordinatensysteme und Gelenkwinkel des Katana 6M90 mit Greifer in derStellung, in der alle Gelenkwinkel gleich null sind.
y2=z1=z0
x2=x1=x0
y1=y0
z2
θ2
θ1
θ3
z3
y3
x3
y4
x4z4
θ4
z5y5
x5
θ5
a2 a3
a4
a5
y6
z6x6
Abbildung 5.25: mDH Koordinatensysteme und Winkel beim Katana 6M90 mit Greifer
Gelenk θi di ai αi1 θ1 = 0 0 0 02 θ2 = 0 0 0 π
23 θ3 = 0 0 a2 04 θ4 = 0 0 a3 05 θ5 = 0 a4 0 −π26 0 a5 0 π
2
Beim Katana 6M90 mit Greifer muss darauf geachtet werden, dass man θ6 in der Kinematik nicht setzt undauch bei der inversen Kinematik nicht berechnet, da dieser Winkel nicht variabel ist!
Benutzerhandbuch 24
Kinematik und Koordinatensysteme
Die Links haben dabei folgende Langen:
Link Langea2 190mma3 139mma4 147.3mma5 166mm
5.5.2.4 Katana 6M90 mit Flansch
Abbildung 5.26 zeigt die mDH Koordinatensysteme und Gelenkwinkel des Katana 6M90 mit Flansch in derStellung, in der alle Gelenkwinkel gleich null sind.
y2=z1=z0
x2=x1=x0
y1=y0
z2
θ2
θ1
θ3
z3
y3
x3
y4
x4z4
θ4
z5y5
x5
θ5
a2 a3
a4
a5
y6
x6z6
θ6
Abbildung 5.26: mDH Koordinatensysteme und Winkel beim Katana 6M90 mit Flansch
Gelenk θi di ai αi1 θ1 = 0 0 0 02 θ2 = 0 0 0 π
23 θ3 = 0 0 a2 04 θ4 = 0 0 a3 05 θ5 = 0 a4 0 −π26 θ6 = 0 a5 0 π
2
Die Links haben dabei folgende Langen:
Link Langea2 190mma3 139mma4 147.3mma5 37.5mm
Benutzerhandbuch 25
6 Inbetriebnahme
6.1 Installation
6.1.1 Montage
In diesem Kapitel wird die Montage und Verkabelung des Katana Roboters beschrieben. Bei Verwendungeiner internen Controlbox wird der Katana direkt auf diese montiert. Bei der externen Controlbox wird derKatana auf eine Base Plate montiert, die Controlbox kann im Umfeld platziert werden. Im Downloadbereichder Neuronics Homepage sind CAD Zeichnungen mit den Abmessungen der Montageteile verfugbar.
6.1.1.1 Montage mit interner Controlbox
Abbildung 6.1 zeigt die Montage der internen Controlbox.
(a) Montage Controlbox intern (b) Montage Katana
Abbildung 6.1: Montage Controlbox intern
Benutzerhandbuch 26
Installation
(a) Montage-Normteile fur interne Controlbox
Grundplatte:
• 2 Zylinderstifte Ø6h6 (DIN 6325)
• 6 Innensechskant-Schrauben M6 (DIN 912)
• 6 Federringe Ø6.1xØ9.9x1.6 (DIN 7980)
Controlbox:
• 2 Zylinderstifte Ø5h6x10 (DIN 6325)
• 6 Innensechskant-Schrauben M4x10 (DIN 912)
Hinweis: Die obigen Normteile sind bei der Lieferungbereits montiert.
(b) Montage-Normteile fur Katana
• 2 Zylinderstifte Ø2.5h6x12 (DIN 6325)
• 9 Innensechskant-Schrauben M3x20 (DIN 912)
• 9 Federringe Ø3.1xØ5.6x1 (DIN 7980)
Hinweis: Der Katana ist bei der Lieferung bereits an der Controlbox montiert. Bei der Montages des Katanasan die Controlbox ist darauf zu achten, dass der D-Sub-Stecker beim Zusammenbau nicht beschadigt wird.
6.1.1.2 Montage mit externer Controlbox
Abbildung 6.2 zeigt die Montage des Katana Roboters bei Verwendung mit der externen Controlbox.
(a) Montage Base Plate (b) Montage Katana
Abbildung 6.2: Katana bei Verwendung mit externer Controlbox
(a) Montage-Normteile fur Base Plate
• 2 Zylinderstifte Ø6h6 (DIN 6325)
• 4 Innensechskant-Schrauben M6 (DIN 912)
• 4 Federringe Ø6.1xØ9.9x1.6 (DIN 7980)
Benutzerhandbuch 27
Verbindungen
(b) Montage-Normteile fur Katana
• 2 Zylinderstifte Ø2.5h6x12 (DIN 6325)
• 6 Innensechskant-Schrauben M3x20 (DIN 912)
• 6 Federringe Ø3.1xØ5.6x1 (DIN 7980)
Hinweis: Alle obigen Normteile gehoren zum Lieferumfang der Base Plate oder der Konfiguration mit externerControlbox.
6.1.2 Verkabelung
Folgende Komponenten mussen nach der Montage fur das Arbeiten mit Katana angeschlossen werden (ver-gleiche Kapitel 5.2.3)
• Netzteil 220/24V fur Energieversorgung
• USB- oder Ethernet-Kabel fur Verbindung zum Computer
• Verbindungskabel fur Katana-Kommunikation (nur bei Controlbox extern)
6.2 Verbindungen
Die Abbildungen 6.3 und 6.4 zeigen die zwei Arten mit denen der Katana Roboter mit einem Computerverbunden werden kann, um von diesem aus gesteuert zu werden: Ethernet und USB.
Abbildung 6.3: Verbindung des Katana Roboters mit dem Computer uber Ethernet.
6.2.1 Ethernet
Der Roboter kann entweder an ein bestehendes LAN oder uber ein gekreuztes Netzwerkkabel direkt an einenComputer angeschlossen werden. Die standard IP-Konfiguration des Roboters am Ethernet ist:
IP-Adresse: 192.168.168.232Netzwerk-Maske: 255.255.255.0
Benutzerhandbuch 28
Verbindungen
Abbildung 6.4: Verbindung des Katana Roboters mit dem Computer uber USB.
6.2.2 USB
Die Verbindung uber USB ist eine Alternative zum Ethernet Port. Dies ist vor allem dann nutzlich, wenn derKatana wegen IT-Richtlinien nicht in das Firmen-Netzwerk integriert werden darf. Der Anschluss per USBbietet eine Punkt-zu-Punkt Verbindung zum Roboter uber das TCP/IP Protokoll, genau wie beim Anschlussper Ethernet.
Die standard IP-Konfiguration des Roboters am USB-Port ist:
IP-Adresse: 192.168.1.1Netzwerk-Maske: 255.255.0.0
6.2.2.1 Windows XP
Wird die Controllbox das erste Mal an den Steuerungscomputer angeschlossen, ist ein spezieller Treiber zuinstallieren.
Wahlen Sie die dritte Option aus.
=⇒
Wahlen Sie die Option fur fortgeschrittene Be-nutzer.
Benutzerhandbuch 29
Verbindungen
Im diesem Dialogfeld ist der Pfad zum Treiberanzugeben. Dieser ist im Katana4D Installati-onsverzeichnis unter ’Drivers’ zu finden.
=⇒
Die erscheinende Warnung ist mit ’Installationfortsetzten’ zu quittieren. Der Treiber wird instal-liert.
Es wurde eine neue Netzwerkverbindung hinzugefugt, welche jetzt konfiguriert werden soll. Klicken Sie unterStart→Systemsteuerung→Netzwerkverbindungen auf die neu erstellte Verbindung und editieren Sie derenEinstellungen.
Doppelklicken Sie auf’Internetprotokoll(TCP/IP)’
=⇒
Geben Sie IP-Adresse und Subnetzmaske wieabgebildet ein. Die restlichen Felder bleibenleer.
6.2.2.2 Linux
Fur eine USB Verbindung unter Linux ist sicherzustellen, dass das Kernelmodul ’usbnet’ geladen ist. Diesist mit lsmod | grep usbnet zu uberprufen. Falls das Modul nicht geladen sein sollte, kann es mitmodprobe usbnet nachgeladen werden.
Anschliessend wird das interface usb0 konfiguriert.
ifconfig usb0 192.168.1.12 netmask 255.255.0.0ifup usb0
Benutzerhandbuch 30
Moglichkeiten zur Steuerung
6.2.3 IP-Konfiguration
IP-Adresse und Netzwerk-Maske konnen beliebig geandert werden. Dazu offnet man in einem Webbrowserdie Webseite des Katana uber dessen aktuelle IP-Adresse, also z.B. http://192.168.168.232/ . Im Webinterfaceunter Settings kann die (Ethernet-) IP-Konfiguration und USB-IP-Konfiguration gesetzt werden.
6.3 Moglichkeiten zur Steuerung
Zur Steuerung des Katana gibt es drei Moglichkeiten: Katana4D, KNI und stand-alone Modus.
6.3.1 Katana4D
Am einfachsten ist die Steuerung des Roboters mit der Software Katana4D von Neuronics. Voraussetzung istein Computer mit Windows Betriebssystem und Ethernet oder USB Anschluss. Fur genaue Systemanforde-rungen, gibt der Neuronics Kundendienst weitere Auskunft.
Katana4D ist eine komfortable Steuerungssoftware mit grafischer Benutzeroberflache. Mit Hilfe von Wizardsund einem einfachen Programm-Editor kann der Roboter mit geringem Aufwand fur eine neue Aufgabe pro-grammiert werden.
Die Installation und das Programmieren des Katana mit Katana4D wird in den folgenden weiteren Dokumen-ten beschrieben:
• Katana4D Manual
• Katana4D Quickstart Guide
6.3.2 KNI
Erfahrene Programmierer konnnen den Roboter mit Hilfe des Katana Native Interface (KNI) steuern. DasKNI ist eine Programm-Bibliothek geschrieben in der Programmiersprache C++. Der Katana kann aus einemProgramm durch Aufrufen von Bibliotheks-Funktionen gesteuert werden. Der Funktionsumfang der Bibliothekist geringer als bei der Steuerungssoftware Katana4D. Da die Bibliothek aber Open Source Software ist, kannsie von der Neuronics Webseite heruntergeladen und vom Benutzer beliebig angepasst und erweitert werden.
Voraussetzung ist ein Computer mit Windows oder Linux Betriebssystem, MS Visual C++ Compiler bzw. GNUC und C++ Compiler mit make und C++ Programmierkenntnisse.
Das Programmieren des Katana mit KNI wird in den folgenden weiteren Dokumenten beschrieben:
• KNI Quickstart Guide
• KNI API Dokumentation
6.3.3 Stand-alone
Der Roboter kann auch ohne angeschlossenen Computer operieren. Dazu wird ein Programm aus Katana4Dexportiert und per FTP auf das Controlboard geladen oder auf einen USB-Stick gespeichert, der in die Con-trolbox gesteckt wird. Bedient wird das Programm mit dem Controlpad, das separat bei Neuronics gekauftund per USB am Controlboard angeschlossen werden kann. Die Funktionalitat ist im Stand-alone Betriebgegenuber den anderen Steuerungsmoglichkeiten eingeschrankt.
Fortgeschrittene Benutzer mit Kenntnissen in der Programmiersprache Python konnen die Programme ineinem Texteditor verandern oder von Grund auf selbst schreiben. Das Standalone Interface steht zudemauch als C++ Bibliothek inklusive Beispielprogramm zur Verfugung.
Das stand-alone Interface und der stand-alone Modus wird in den folgenden weiteren Dokumenten beschrie-ben:
Benutzerhandbuch 31
Moglichkeiten zur Steuerung
• Stand-alone Quickstart Guide
• Stand-alone API Dokumentation
• Katana4D Manual
Benutzerhandbuch 32
7 Wartungshinweise
7.1 Hardware
Bei Normalbetrieb unterliegt nur die Getriebeschmierung in den Robotergelenken einer Warung. Diese darfjedoch nur von geschultem Neuronics-Personal durchgefuhrt werden.
7.2 Firmware Update
7.2.1 Bezug neuer Firmware
Fur Informationen zu den Bezugsmoglichkeiten neuer Firmware gibt der Neuronics Support weitere Auskunft(siehe Kapitel 8.1).
7.2.2 Installation ab USB-Stick
Um eine neue Firmware, die auf einem USB-Stick gespeichert ist, auf der Controlbox und dem Roboter zuinstallieren, mussen folgende Schritte ausgefuhrt werden:
1. Den Katana uber den Schalter an der Controlbox ausschalten und von Hand in eine stabile Positionfahren.
2. Den USB-Stick mit der neuen Firmware in einen der zwei USB Host Anschlusse stecken.
3. Den Katana uber den Schalter an der Controlbox einschalten und warten. Der Update Prozess dauerteinige Minuten, die Status-LED an der Controlbox leuchtet dabei ROT.
Wahrend dem Update Prozess darf der USB-Stick NICHT entfernt wer-den und die Controlbox darf NICHT ausgeschaltet werden. Das einge-baute Elektronikboard konnte irreparabel beschadigt werden !
4. Wenn der Update Prozess beendet ist, blinkt die Status-LED abwechselnd ROT / GRUN.
5. Die Controlbox erneut ausschalten und den USB-Stick aus dem USB Host Anschluss entfernen.
Die Firmware von Controlbox und Roboter ist nun aktualisiert und wird beim nachsten Einschalten geladen.
Benutzerhandbuch 33
8 Support
8.1 Neuronics Support
Das Support-Team der Neuronics AG steht fur technische Auskunfte und Unterstutzung gerne zur Verfugung.Damit ein optimaler Service geboten werden kann, beachten Sie bitte die Informationen in Abschnitt 8.2.
Das Support-Team ist wie folgt erreichbar:
E-Mail: [email protected]: +41 44 445 16 31
Sie erreichen uns von Mo – Fr zwischen 08.00-12.00 Uhr und 13.00-17.00 Uhr (MEZ).
Der Support ist generell kostenpflichtig.
8.2 Wichtige Informationen
Um Ihnen bei technischen Problemen und Schwierigkeiten eine effiziente Beratung liefern zu konnen, haltenSie bitte die folgenden Daten bereit:
• Name Ihres Unternehmens
• Ansprechpartner / Kontaktperson
• Detaillierte Fehlerbeschreibung
• Seriennummer des Katana (siehe Typenschild)
• Art der Montage (Tisch-/Deckenmontage, auf mobiler Plattform)
• Version der Katana 4D Steuerungssoftware (in der Software unter dem Tab “Hilfe”)
• Version der Katana Firmware (aus Katana Webinterface)
• Ubergeordnetes Steuerung-System vorhanden?
• Anbindung des ubergeordneten Steuerungssystems (Profibus, Modbus, digitale I/O, andere)
Benutzerhandbuch 34
9 Anhang
9.1 Technische Daten
Grunddaten Typ Katana 450Anzahl der Achsen 6Traglast ab Flansch 400gReichweite 517mm (Flansch)Arbeitsraumvolumen 0.477 m3
Eigengewicht 5.2kg (ohne Controlbox und Greifer)Antriebssystem DC-Motoren mit InkrementalencoderGetriebe Harmonic DriveMaterial Eloxiertes hochfestes AluminiumEinbaulage senkrecht stehend, senkrecht hangendSteuerung PC oder Stand-alone
Gelenkbereiche Gelenk 1 +/-169.5◦
Gelenk 2 +102◦ / -30◦
Gelenk 3 +/-122.5◦
Gelenk 4 +/-112◦
Gelenk 5 +/-168◦
Gelenk 6 +229.5◦ / -29.5◦
Controlbox Versorgungsspannung 24VDCmittlere Leistungsaufnahme 50W
Anwendereingange 4 digitale EingangeEingangsspannung 24V
Anwenderausgange 2 digitale AusgangeAusgangsspannung 24Vmax. Ausgangsstrom 500mA
Mainboard PPC MPC5200 400MHz, 32MB Flash, 64MB RAMBetriebssystem Embedded GNU / Linux, Kernel 2.4 mit Xenomai
Netzteil Eingang 100-240VAC, 1.5A, 47-63HzAusgang 24VDC, 4.17A, max. 100W
Umgebung Temperatur bei Betrieb +5◦ C bis +40◦ CLuftfeuchtigkeit 20% - 80%, nichtkondensierendBedingungen frei von Staub, Gasen und Flussigkeiten
frei von elektromagnetischen Belastungen
Benutzerhandbuch 35
Dimensionen und Verfahrwege
9.2 Dimensionen und Verfahrwege
9.2.1 6M180
Abbildung 9.1 zeigt die Dimensionen und Verfahrwege des Katana-Modells 6M180.
Abbildung 9.1: 6M180 - Dimensionen und Verfahrwege
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Dimensionen und Verfahrwege
9.2.2 6M90A
Abbildung 9.2 zeigt die Dimensionen und Verfahrwege des Katana-Modells 6M90A.
Abbildung 9.2: 6M90A - Dimensionen und Verfahrwege
Benutzerhandbuch 37
Dimensionen und Verfahrwege
9.2.3 6M90B
Abbildung 9.3 zeigt die Dimensionen und Verfahrwege des Katana-Modells 6M90B.
Abbildung 9.3: 6M90B - Dimensionen und Verfahrwege
Benutzerhandbuch 38
Detailzeichnungen Zubehor
9.3 Detailzeichnungen Zubehor
9.3.1 Winkelgreifer mit Finger
Abbildung 9.4 zeigt die Dimensionen des Winkelgreifers.
Abbildung 9.4: Dimensionen Winkelgreifer mit Finger
Benutzerhandbuch 39
Detailzeichnungen Zubehor
9.3.2 Parallelgreifer
Abbildung 9.5 zeigt die Dimensionen des Parallelgreifers.
Abbildung 9.5: Dimensionen Parallelgreifer
Benutzerhandbuch 40
Detailzeichnungen Zubehor
9.3.3 Flansch
Abbildung 9.6 zeigt die Anschlussmoglichkeiten am Flansch.
Abbildung 9.6: Lochbild Flansch
Benutzerhandbuch 41
