JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Tässä diplomityössä on suunniteltu ja rakennettu robottisolu, jolla pystytään valmistamaan geopolymeerejä automaattisesti reseptin perusteella. Työn tavoitteena on saada valmistettua yksi geopolymeerinäyte täysin automaattisesti. Robottisolun lopullinen päämäärä on valmistaa geopolymeerejä erilaisilla resepteillä ja tehdä mittauksia valmistuneiden geopolymeerien ominaisuuksista.

Robottisolu koostuu manipulaattorista, useista mekaanisista osista, useista toimilaitteista ja koko systeemiä ohjaavasta ohjelmoitavasta logiikasta. Manipulaattorina toimii KUKA KR10 käsivarsirobotti, joka on ohjelmoitu WorkVisual-ohjelmalla. Ohjelmoitava logiikka on koodattu TwinCat3-ohjelmalla.

Työn teoriaosassa käsitellään tärkeimpiä piirteitä teollisuusroboteista ja niiden ohjelmoimisesta. Tämän jälkeen perehdytään ohjelmoitavaan logiikkaan ja diplomityön kannalta oleellisiin ohjelmointikieliin. Teoriaosuuden lopussa esitellään teollisen Ethernetin ja kenttäväylien toimintaa sekä luokituksia. Käytännön osuudessa käydään läpi robottisolun vaatimukset ja suunnitelma. Tämän jälkeen esitellään toteutetut mekaaniset ratkaisut automaation toteuttamiseksi. Lopuksi käydään vielä lyhyesti läpi PLC:n ja KR10:n koodin rakenne, sekä robottisolun turvallisuuden toteutus. Tuloksien tarkastelu on toteutettu tekemällä yksi geopolymeerikoesarja diplomityön tavoitteen mukaisesti sekä tarkastelemalla valmistuksessa ilmenneitä ongelmia.

Automated geopolymer manufacturing

Abstract

The subject of this Master’s Thesis is to design and build a robot cell to manufacture geopolymers automatically, guided by given recipe in Excel-form. The goal of this work is to manufacture one geopolymer sample with the robot cell as well as human could do it. Robot cells purpose is to create geopolymers with many different recipes and do some testing to analyze quality of created geopolymers.

Robot cell contains a manipulator, a lot of mechanical parts, actuators and logic which controls the whole system. Manipulator is KUKAs KR10 robot arm, which is pro-grammed by WorkVisual-program. The programmable logic is programmed by Twin-Cat3-program.

At first in theoretical part industrial robots and the most important features of program-ming industrial robots are introduced. After that, programmable logic controllers and dif-ferent programming languages to program PLCs are presented. The last theoretical part is about industrial Ethernet and fieldbuses. In practical part of the thesis is brought out the requirements of robot cell and how it is going to be executed. All designed mechanical parts are introduced and explained. At the end of practical part is shortly explained how PLCs and KR10s code has been built. Results is the last part of the thesis. In results all the problems that occurred during making test samples are discussed and the future plans are told.