Analysis of Vibrations of the IRB 2400 Industrial Robot

eng Artykuł w języku angielskim DOI: 10.14313/PAR_256/53

Piotr Gierlak , wyślij Paulina Pietruś , Dariusz Szybicki Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

Pobierz Artykuł

Abstract

This article provides an analysis of low-frequency vibrations in the IRB 2400 industrial robot using motion amplification technology based on image analysis. This technology allows visualisation of the vibration of the entire robot and analysis of the vibrations of the robot points that can be selected after the image acquisition process has been performed. Impulse force generated with a modal hammer was used to induce robot vibrations. A vibration analysis has been performed that takes into account the different positions of the robot arm. The analysis indicated a strong relationship between the system response and the robot arm position and the robot’s interaction with the environment. The results obtained will be used to plan a robotic mechanical machining process, taking into account the minimisation of robot vibrations.

Keywords

industrial robot, motion amplification, vibration analysis

Analiza drgań robota przemysłowego IRB 2400 z zastosowaniem technologii wzmocnienia ruchu

Streszczenie

W artykule przedstawiono analizę drgań niskoczęstotliwościowych robota przemysłowego IRB 2400 z zastosowaniem technologii wzmocnienia ruchu, bazującej na analizie obrazu. Technologia ta pozwala na wizualizację drgań całego robota oraz analizę drgań punktów robota, które można wybrać po przeprowadzeniu procesu akwizycji obrazu. Do wzbudzania drgań robota stosowano wymuszenie impulsowe generowane z zastosowaniem młotka modalnego. Przeprowadzono analizę drgań uwzględniającą różne pozycje ramienia robota. Analiza wskazała silną zależność odpowiedzi układu od pozycji ramienia robota oraz od siły interakcji robota z otoczeniem. Uzyskane wyniki zostaną zastosowane do planowania procesu zrobotyzowanej obróbki mechanicznej z uwzględnieniem minimalizacji drgań robota.

Słowa kluczowe

analiza drgań, robot przemysłowy, wzmacnianie ruchu

Bibliografia

  1. Bauer J., Friedmann M., Hemker T., Pischan M., Reinl C., Abele E., Von Stryk O., Analysis of industrial robot structure and milling process interaction for path manipulation, [In:] Process Machine Interactions, 2013, 245–263, Springer, Berlin, Heidelberg, DOI: 10.1007/978-3-642-32448-2_11.
  2. Iglesias I., Sebastián M.A., Ares J.E., Overview of the State of Robotic Machining: Current Situation and Future Potential, “Procedia Engineering”, Vol. 132, 2015, 911–917, DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.577.
  3. Busch M., Schnoes F., Elsharkawy A., Zaeh M.F., Methodology for model-based uncertainty quantification of the vibrational properties of machining robots, “Robotics and Computer-Integrated Manufacturing”, Vol. 73, 2022, DOI: 10.1016/j.rcim.2021.102243.
  4. Ji W., Wang L., Industrial robotic machining: a review, “The International Journal of Advanced Manufacturing Technology”, Vol. 103, 2019, 1239–1255, DOI: 10.1007/s00170-019-03403-z.
  5. Nguyen V., Johnson J., Melkote S., Active vibration suppression in robotic milling using optimal control, “International Journal of Machine Tools and Manufacture”, Vol. 152, 2020, DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2020.103541.
  6. Mejri S., Gagnol V., Le T.P., Sabourin L., Ray P., Paultre P., Dynamic characterization of machining robot and stability analysis, “The International Journal of Advanced Manufacturing Technology”, Vol. 82, 2016, 351–359, DOI: 10.1007/s00170-015-7336-3.
  7. Bisu C., Cherif M., Gérard A., K’nevez J.Y., Dynamic behavior analysis for a six axis industrial machining robot, “Advanced Materials Research”, Vol. 423, 2012, 65–76, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.423.65.
  8. Pan Z., Zhang H., Zhu Z., Wang J., Chatter analysis of robotic machining process, "Journal of Materials Processing Technology", Vol. 173, No. 3, 2006, 301–309, DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2005.11.033.
  9. Huynh H.N., Assadi H., Riviere-Lorphevre E., Verlinden O., Ahmadi K., Modelling the dynamics of industrial robots for milling operations, “Robotics and Computer-Integrated Manufacturing”, Vol. 61, 2020, DOI: 10.1016/j.rcim.2019.101852.
  10. Wang R., Li F., Niu J., Sun Y., Prediction of pose-dependent modal properties and stability limits in robotic ball-end milling, “Robotics and Computer-Integrated Manufacturing”, Vol. 75, 2022, DOI: 10.1016/j.rcim.2021.102307.
  11. Ng K., Berenji K.R., Brown A., Melkote S.N., Deflection-limited trajectory planning in robotic milling, “Journal of Manufacturing Processes”, Vol. 120, 2024, 1180–1191, DOI: 10.1016/j.jmapro.2024.04.091.
  12. Schnoes F., Zaeh M.F., Model-based planning of machining operations for industrial robots, “Procedia CIRP”, Vol. 82, 2019, 497–502, DOI: 10.1016/j.procir.2019.04.331.
  13. Pietruś P., Gierlak P., Influence of the manipulator configuration on vibration effects, “acta mechanica et automatica”, Vol. 17, No. 4, 2023, 515–522, DOI 10.2478/ama-2023-0060.
  14. Gierlak P., Warmiński J., Analysis of Bifurcation Vibrations of an Industrial Robot Arm System with Joints Compliance, “Applied Sciences”, Vol. 13, No. 21, 2023, DOI: 10.3390/app132111941.