1 

1.  Robot  –  programowalny,  wielofunkcyjny  manipulator  zaprojektowany  do  przenoszenia 

różnych elementów (przedmiotów), poprzez różne programowalne ruchy, w celu realizacji 
różnorodnych  zadań  lub  urządzenie  automatyczne  (nie  automat)  wykonujące  czynności 
normalnie przyporządkowane człowiekowi czy też maszyna człekokształtna. Podstawową 
cechą  robotów  jest  ich  PROGRAMOWALNOŚĆ  –  co  pozwala  przystosować  robota  do 
zmiennych wymagań i środowiska pracy. 

 

Robotyka  –  dział  nauki  i  techniki  zajmujący  się  problemami  mechaniki,  sterowania, 
projektowania, pomiarów, zastosowań oraz eksploatacji manipulatorów i robotów. 

 
2.  Manipulator  –  mechanizm  cybernetyczny  przeznaczony  do  realizacji  niektórych  funkcji 

kończyny górnej człowieka (manipulacyjną, wysięgnikową). 

 
  
 
 
 
 
 
 
 
 

Pedipulator  –  jest  to  kończyna  dolna  maszyny  kroczącej;  może  być  układem  jedno  lub 
kilku członowym. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.  Podstawowy schemat blokowy robota.  (A  –  układ zasilania; B  – układ sterowania; C  – 

układ ruchu); 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

łańcuch 

manipulator

a 

siłownik, 

napęd, czujnik 

otoczenie 

komputer 

zadanie 

inf. wew. 

pedipulator 

z silnikami 

manipulator z 

silnikami 

komputer 

otoczenie 

zadanie 

zew. 

zasilanie 

urządzenie do 

uczenia (terminal, 

panel prog.) 

ramię robota 

komputerowy 

sterownik 

robota 

pamięć 

programów 

(dysk, taśma) 

oprzyrządowanie 

końca ramienia 

robota 

A 

B 

C 

 

2 

4.  Manipulator redundantny – manipulator posiadający więcej niż sześć stopni swobody. 
 
5.  Ruchliwość  -  r  –  liczba  stopni  swobody  łańcucha  kinematycznego  mechanizmu  z 

unieruchomionym członem – podstawą: 

 















n

i

i

ip

n

w

r

1

)

1

(

6

6

 

 
parametr  ten  określa  liczbę  więzów,  jaką  należałoby  nałożyć  na  mechanizm,  aby  go 
całkowicie unieruchomić. 
 
gdzie: 
w  –  to  liczba  stopni  swobody:  liczba  zmiennych  położenia,  jaką  należy  podać  w  celu 
jednoznacznego określenia układu w przestrzeni: 
 









n

i

i

ip

n

w

1

6

 

 
n – liczba członów ruchomych; 
p

i

 – liczba połączeń par kinematycznych o i-tej klasie; 

i  –  numer  klasy  odpowiadający  liczbie  więzów  nałożonych  przez  połączenie  między 
dwoma członami traktowanymi jako ciała sztywne o sześciu stopniach swobody; 
 
W  przypadku  łańcuchów  otwartych  liczba  członów  ruchomych  jest  równa  liczbie  par 
kinematycznych  co  oznacza,  że  ruchliwość  łańcucha  otwartego  równa  się  sumie  liczb 
stopni swobody jego połączeń – par kinematycznych. 
 
Manewrowość  –  m  –  liczba  stopni  swobody  łańcucha  kinematycznego  mechanizmu  z 
unieruchomionymi: podstawą i ostatnim w łańcuchu członem kinematycznym: 
 













n

i

i

ip

n

r

m

1

)

2

(

6

6

 

 
parametr  ten  określa  liczbę  więzów,  jaką  należałoby  nałożyć  na  mechanizm,  aby  go 
całkowicie  unieruchomić  z  dodatkowym  unieruchomieniem  jeszcze  ostatniego  wolnego 
członu,  a  więc  określa  swobodę  mechanizmu,  gdy  np.  chwytak  lub  narzędzie  jednostki 
kinematycznej zajmuje ściśle określone położenie. 

 
6.  Przestrzeń  robocza  –  przestrzeń  ruchów  mechanizmu  –  wynikowo  przestrzeń  ruchu 

chwytaka  lub  inaczej  jest  to  całkowity  obszar  do  którego    sięga  jego  końcówka  robocza 
przy  pełnych  zakresach  wszystkich  możliwych  ruchów  manipulatora.  W  przestrzeni 
wyróżnia się: 
- główną przestrzeń roboczą – w obrębie której przemieszcza się chwytak (konstrukcyjne 
zakończenie ostatniego, wolnego członu); 
- przestrzeń kolizyjna – przestrzeń w której poruszają się wszystkie ruchome części; 
- przestrzeń ruchów jałowych – przestrzeń kolizyjna z wyłączeniem głównej przestrzeni 
roboczej; 

 

3 

- strefę zagrożenia  –  przestrzeń zabroniona przepisami lub  normami BHP dla obsługi  w 
czasie pracy jednostki kinematycznej; 

 
W przestrzeni roboczej często wyróżnia się: 
 
-  przestrzeń  roboczą  osiągalną  –  jest  to  całkowity  zbiór  punktów  osiągalnych  przez 
manipulator; 
-  przestrzeń  robocza  pełnej  sprawności  –  składa  się  z  tych  punktów,  które  manipulator 
może  osiągnąć  z  wyznaczoną  orientacją  końcówki  roboczej.  (Przestrzeń  robocza  pełnej 
sprawności jest podzbiorem przestrzeni roboczej osiągalnej). 
 
7.  Dokładność  –  miara  określająca,  jak  blisko  manipulator  może  dojść  do  danego  punktu 

przestrzeni roboczej. 

 

Powtarzalność  –  miara  określająca,  jak  blisko  manipulator  może  ponownie  dojść  do 
uprzednio osiągniętego punktu. 
 
Obecnie manipulatory mają bardzo dobrą powtarzalność ale niezbyt dużą dokładność. 

 
8.  Rozdzielczość  układu  sterowania  –  to  najmniejszy  przyrost  ruchu,  który  układ 

sterowania  może  rozpoznać.  Jest  obliczana  jako  całkowita  droga,  którą  przebywa 
końcówka  danego  członu,  podzielona  przez  2

n

,  gdzie  n  –  liczba  bitów  określająca 

rozdzielczość enkodera. 

 
9.  Łańcuch  kinematyczny  –  część  mechanizmu  (lub  jego  całość)  realizujący  zdefiniowane 

przeniesienie  ruchu.  Łańcuch  składa  się  ze  skończonej  liczby  ogniw  (członów) 
połączonych parami kinematycznymi. 
Łańcuchy kinematyczne można podzielić trzy grupy: 
- szeregowy manipulator prosty, w którym nie występują gałęzie; 
- równoległy manipulator – łańcuch kinematyczny złożony ze zbioru równoległych gałęzi; 
- hybrydowy manipulator – stanowi kombinację szeregowo – równoległą; 

 
 

10. Podział manipulatorów wg rodzaju sterowania. 
 



  biotechniczne: 

- z ręcznym sterowaniem 
- kopiujący z jednostronnym lub dwustronnym działaniem 
- półautomatyczne 



  automatyczne: 

 

 

- programowalne 

 

 

- adaptacyjne ( z sensorami i wizją ) 

 

 

- intelektualne ( z elementami inteligencji maszynowej ) 

 

 

- roboty manipulacyjne 



  interakcyjne: 

 

 

- zautomatyzowane 

 

 

- z nadrzędnym sterowaniem 

 

 

- dialogowe 

 
 

 

4 

11. Klasyfikacja robotów. 
 

Przeznaczenie: 

 

 

- do badań naukowych  

 

 

- do celów szkoleniowych 

 

 

- do celów przemysłowych 

 

 

- do celów wodą, w kosmosie itd. 

 

Stopień specjalizacji: 

 

 

- wyspecjalizowane 

 

 

- specjalne 

 

 

- uniwersalne 

 

Rodzaj napędu: 

 

 

- pneumatyczny 

 

 

- hydrauliczny 

 

 

- elektryczny 

 

 

- mieszany 

 

12. Generacje robotów. 
 



  I generacja – roboty przemysłowe zaprogramowane na odpowiednią 

sekwencje            czynności. Instrukcje w fazie nauczania ( komutatory w 
pozycji 1 ) robot otrzymuje od człowieka – nauczyciela IU, następnie poprzez 
blok sterujący PC, układ korelacji RC, wzmacniacz Am, siłownik At, 
wykonawczy układ mechaniczny SM zostaje on zapisany w pamięci. 
Instrukcja do pamięci przekazywana jest poprzez przetworniki położenia TP 
ulokowane w torze sprzężenia zwrotnego , koder, interpolator i pamięć. W 
fazie odtwarzania ( komutatory w pozycji 2 ) sygnały płyną poprzez dekoder i 
SA porównywane z sygnałami z przetworników ( enkoderów ) położenia TP. 
Sprzężenie zwrotne zamyka się w obrębie samego układu co oznacza, że nie 
jest on przystosowany do rejestracji informacji wynikających ze współpracy 
robota z otoczeniem. Takie roboty są używane do realizacji różnych czynności 
manipulacyjnych z przedmiotami. 

 
 

 

 
 
 

1 

praca 

PC 

RC 

Am 

At 

SM 

TP 

dekoder 

pamięć 

koder 

IU 

interpolacja 

2 

1 

2 

 

5 



  II generacja – roboty wyposażone w zestaw czujników umożliwiający 

określoną współpracę z otoczeniem ( ręka Ernesta ). Robot powinien 
rozpoznać żądany obiekt nawet wówczas gdy przemieszcza się z innym 
obiektem, następnie rozpoznać ten obiekt bez względu na jego położenie i 
kształt geometryczny. Takie roboty realizują te wymagania za pomocą zespołu 
czujników. W głównych blokach podany jest program pracy PL i program 
obliczeniowy PC. Program pracy jest przekazywany do manipulatorów M 
przez wzmacniacze Am i At. Korekta zachodzi w gałęzi RL. Informacje o 
obiekcie są przekazywane do układu badania otoczenia SIA ( porównywanie z 
PC ) i jednocześnie do dwóch układów nazywanych obiektami: pośrednim Ob 
I i końcowym Ob F, gdzie następuje ich porównanie i wnoszenie tej informacji 
do programu maszynowego. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



  III generacja – roboty typu oko-ręka ( rozpoznawanie obiektów ). Informacja 

o otoczeniu jest odbierana za pomocą sensorów i przekazywana do komputera, 
co umożliwia, przy znajomości modelu kinematyki i dynamiki manipulatora 
oraz kryterium sterowania, realizację zaplanowanego zadania, np. zadanej 
trajektorii. Typowymi przykładami manipulatora informacyjno-operacyjnego 
są manipulatory przeznaczone do operowania pod wodą lub manipulatory 
wykorzystywane w kosmosie. 

 
 

 

 

otoczenie 

sterownik 

Planowanie 
trajektorii 

Manipulator 

Sensory i 
estymatory 

komputer 

zakłócenia 

PL 

Am, At 

M 

RL 

Ob I 

 
 
PC 

Ob F 

SIA 

AZ 

praca 

+ 

- 

- 

+ 

- 

 

6 

13. Klasyfikacja geometryczna robotów. 
 

Rozróżniamy następujące konfiguracje robotów: PPP ( kartezjańska ) , OPP ( 
cylindryczna ) , OOP ( sferyczna ) , OOO ( antropomorficzna ) itd. 
 



 

kartezjański ( PPP ) – manipulator, którego trzy przeguby są pryzmatyczne 
Zmienne przegubowe dla tego manipulatora są współrzędnymi kartezjańskimi 
końcówki roboczej względem podstawy. Konfiguracje takie są 
wykorzystywane do montażu na blacie stołu oraz transportu różnego rodzaju 
ładunków. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

       
        konfiguracja kartezjańska 

 



  cylindryczny ( OPP ) – jego nazwa jest związana z cylindrycznym układem 

współrzędnych opisującym ruch manipulatora oraz kształt jego przestrzeni 
roboczej. Pierwszy przegub jest obrotowy i wykorzystuje obrót wokół 
podstawy , a dwa pozostałe są pryzmatyczne. Zmienne przegubowe są zarazem 
współrzędnymi cylindrycznymi końcówki roboczej względem podstawy. 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

konfiguracja cylindryczna 

x 

y 

z 

x 

z 

y 

 

7 



  sferyczny ( OOP ) – zastępując trzeci przegub w konfiguracji stawowej 

przegubem pryzmatycznym uzyskujemy konfigurację sferyczną ( manipulator 
typu SCARA lub sferyczny np. FUNAC ). W przeciwieństwie do manipulatora 
sferycznego ( osie przegubów wzajemnie prostopadłe ) SCARA ma osie 
wzajemnie równoległe. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
              konfiguracja sferyczna 

 

 

konfiguracja manipulatora tupu SCARA 

 



  antropomorficzny ( OOO ) – konfiguracja ta jest nazywana również stawową 

lub obrotową. Rozróżniamy tu dwa rozwiązania konstrukcyjne: manipulator z 
„łokciem” i struktura z „równoległobokiem”. Struktura z równoległobokiem 
pomimo, że mniej sztywna, to dzięki umieszczeniu silnika trzeciej osi w 
członie pierwszym posiada lżejsze dwa pozostałe człony. Pozwala to na 
stosowanie silników o mniejszej mocy. Również dynamika manipulatorów 
równoległobocznych  jest prostsza niż manipulatorów z łokciem. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

konfiguracja antropomorficzna 

 
 

β

1 

β

2 

d

3 

d

3 

β

2 

β

1 

β

1 

β

2 

β

3 

 

8 

14. Klasyfikacja wg zastosowania. 
 



 

roboty przemysłowe – wykorzystywane przy szeroko pojętych zadaniach 
przemysłowych. Początkowo wykorzystywane do przenoszenia materiałów i 
spawania, dziś znajdują zastosowanie chyba w każdym przemyśle, a ich liczba 
stale rośnie. 



 

roboty usługowe – działają półautonomicznie lub autonomicznie wykonując 
usługi dla ludzi i sprzętu, wyłączając operacje przemysłowe. Innym 
przeznaczeniem tego typu robotów jest pełnienie dodatkowych 
autonomicznych funkcji takich jak: inspekcja, transportowanie oraz 
pozyskiwanie danych. 



  roboty mobilne – posiadają napęd kołowy lub gąsienicowy, znajdują 

zastosowanie w różnych dziedzinach nauki techniki. Podstawowym kryterium 
klasyfikacji jest ilość kół napędzanych i kierowanych. 



 

roboty kroczące – grupa robotów szybko rozwijających się, przeznaczone są 
do pełnienia różnych funkcji lokomocyjnych. 



 

roboty latające – poruszają się w trój wymiarze, przeznaczone np. do celów 
zwiadowczych itp. 



  roboty podwodne – przeznaczone do badań głębin morskich, zastosowań 

badawczo-naukowych, w ratownictwie, kontroli technicznej urządzeń 
podwodnych oraz w zadaniach wojskowych. 

 
 

15.  Systemowe ujęcie pracy. 
 



 

praca bez narzędzi 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



 

praca z narzędziami prostymi 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Człowiek 

Przedmiot 

Informacja o stanie przedmiotu 

Sterowana energia 

 

mięśni 

Człowiek 

Narzędzie 

proste 

Przedmiot 

Sterowana energia 

 
        mięśni 

Manipulowanie przedmiotem 

Obróbka 

 

przedmiotu 

Informacja o stanie narzędzi 

Informacja o stanie przedmiotu 

 

9 



 

praca z narzędziami złożonymi 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



  automatyczna obróbka przedmiotu 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



 

praca z urządzeniami obsługiwanymi przez roboty 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Człowiek 

Zewnętrzne 

źródło energii 

Wzmacniacze 

Sterowanie 

 

narzędzi 

Sterowana 

 

energia 

zewnętrzna 

Obróbka 

 

przedmiotu 

Sterowana 

 

energia mięśni 

Manipulowanie przedmiotem 

Informacja o stanie narzędzi 

Informacja o stanie przedmiotu 

Przedmiot 

Narzędzie 

złożone 

Sterowanie 

 

narzędzi 

Człowiek 

Zewnętrzne 

źródło energii 

Narzędzie 

złożone 

Wzmacniacze 

Sterowana 

 

energia 

zewnętrzna 

Obróbka 

 

przedmiotu 

Sterowana energia mięśni 

Manipulowanie przedmiotem 

Informacja o stanie narzędzi 

Informacja o stanie przedmiotu 

Przedmiot 

 

Układ 

sterowania 

Program 

Człowiek 

Zewnętrzne 

źródła energii 

Narzędzie 

złożone 

Wzmacniacze 

Sterowanie 

 

narzędzi 

Sterowana 

 

energia 

zewnętrzna 

Obróbka 

 

przedmiotu 

Manipulowanie przedmiotem 

Informacja o stanie narzędzi 

Informacja o stanie przedmiotu 

Przedmiot 

 
 
 
 
Robot 

Program 

Zewnętrzne 

źródła energii 

 

10 

16. Sterowanie w torze otwartym i ze sprzężeniem zwrotnym. 
 



  sterowanie w torze otwartym charakteryzuje się tym, że przebieg wielkości 

wejściowych sterujących systemu zostaje wyznaczony bez bieżącej znajomości 
zmieniających się w trakcie sterowania współrzędnych stanu obiektu 
sterowania; 



 

sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym charakteryzuje się tym, że znajomość 
wszystkich lub niektórych współrzędnych stanu obiektu, w sposób ciągły, 
periodyczny lub sporadyczny jest na bieżąco wykorzystywana do wyznaczania 
przebiegów czasowych wielkości wejściowych sterujących tego obiektu. 

 

17. Chwytaki. 
 

Chwytaki bezpośrednio współpracują z manipulatorem i to od nich w istotny sposób 
zależy dokładność manipulatora. Ze względu na różnorodność zastosowań i 
wynikających z nich różnych rozwiązań konstrukcyjnych chwytaki nie mogą być 
produkowane przez producentów jako części uniwersalne nawet do kilku zastosowań. 
Służą do uchwycenia manipulowanego przedmiotu, trzymania obiektu w trakcie 
transportowania oraz uwolnienia obiektu w miejscu docelowym. Rozróżnia się dwa 
sposoby działania chwytaków: 



 

przez wytworzenie pola sił działających na obiekt – chwytanie siłowe, 



 

przez wytworzenie połączeń między elementami chwytaka i obiektem, których 
więzy odbierają obiektowi żądaną liczbę stopni swobody – chwytanie 
kształtowe. 

 

18. Klasyfikacja chwytaków. 
 

Chwytaki dzielimy stosując kilka kryteriów.  



  sposób uchwycenia przedmiotu: 

- przez obejmowanie, 
- chwytanie cierne, 
- chwytanie przez przyssanie, 
- chwytanie magnetyczne, 
 



  realizowany sposób chwytania: 

- siłowe, 
- kształtowe, 
 



  budowa: 

- ze sztywnymi końcówkami chwytnymi, 
- ze sprężystymi końcówkami chwytnymi, 
- z elastycznymi końcówkami chwytnymi, 
- adhezyjne ( podciśnieniowe, magnetyczne ), 
- specjalne urządzenia chwytające, 
 



 

sposób przemieszczania się końcówek chwytnych: 

- nożycowe, 
- szczypcowe, 
- imadłowe. 

 

 

11 

19.  Napędy robotów – wady, zalety. 
Napędy elektryczne : 
Podstawowymi zaletami napędów elektrycznych  są: 



 

dostępność energii i jej stosunkowo niski koszt, 



 

możliwość transformacji energii; 



  prosta i zwarta konstrukcja oraz niewielki ich koszt; 



 

duża szybkość działania i stałość prędkości obrotowej ; 



 

wysoka dokładność przemieszczeń i łatwe sterowanie ( dzięki zastosowaniu 
cyfrowych układów pomiarowych ) 



 

niski poziom szumów i wibracji , małe zanieczyszczenia; 



 

łatwa konserwacja oraz eksploatacja bez nadzoru i obsługi (zwłaszcza przy 
silnikach bezszczotkowych); 



 

bezpieczeństwo pracy (stopień ochrony wg PN-79/E-08106) 

Do wad napędów elektrycznych  należy zaliczyć : 



 

ograniczone wykorzystanie w środowiskach  zagrożonych wybuchem w 

silnikach z komutatorem szczotkowym (a co za tym idzie ograniczone trwałość 
szczotek); 



 

zależność prędkości od obciążenia , co wymaga rozbudowy układu regulacji 

napędu: 



 

występowanie dodatkowych przekładni miedzy silnikiem elektrycznym i 

elementem wykonawczym robota: 



 

stosunek mocy  do masy lub momentu do masy jest gorszy niż w silnikach  

hydraulicznych ( zbyt duża masa obwodów magnetycznych poprawę można 
uzyskać przez zastosowanie magnesów stałych); 

Napędy  elektrohydrauliczne : 
Zalety napędu elektrohydraulicznego : 



 

łatwość uzyskania dużych sił przy małych rozmiarach i ciężarach 



 

mała wrażliwość na zmiany obciążenia i przeciążenia , łatwość zabezpieczenia 

przed przeciążeniem; 



 

stosunkowa duża szybkość działania; 



 

wykorzystanie cieczy praktycznie nieściśliwej jako czynnika roboczego 

umożliwia uzyskanie  wysokiej stabilności prędkości przy znacznych zmianach 
obciążenia, dużej dokładności pozycjonowania i znacznej częstotliwości 
nawrotów ; 



 

bezstopniowa regulacja prędkości wyjściowego napędu; 



 

duży współczynnik wzmocnienia mocy (ponad 1000), wysoki współczynnik 

sprawności przy różnych sposobach regulacji; 



 

brak dodatkowych mechanicznych połączeń kinematycznych między  

wyjściowym elementem roboczym robota ; 



 

duże doświadczenie w budowie tych  napędów oraz szeroki asortyment 

typowych elementów hydraulicznych ,wytwarzanych przez przemysł . 

Wady napędów hydraulicznych to : 



 

wykorzystanie cieczy jako czynnika roboczego jest związane ze stosowaniem  

układów zasilających (zasilaczy hydraulicznych ) , wobec wymagań 
mobilności i automatyczności robotów , układ zasilający powinien być 
związany z robotem , co zwiększa jego masę; 



 

trwałość cieczy roboczej jest ograniczona , oraz jej zakres temperatury pracy 

(ok. 150 ˚C). Zmiana temp. Podczas pracy zmienia  właściwości cieczy w 
wyniku , czego zmienia się prędkość członu wyjściowego napędu, 

 

12 



  ewentualne zanieczyszczenia przy wycieku oleju; 

Napęd pneumatyczny: 
Zastosowanie tego typu napędu w robotach , związane  jest  z zaletami , jakie posiada ów 
napęd: 



 

dostępność i powszechność czynnika  roboczego jakim jest powietrze. Po 

wykorzystaniu zawartej w nim energii nie trzeba  zwracać go do sieci ;\ 



 

bezpieczeństwo i czystość w eksploatacji; 



 

możliwość pracy napędu w środowisku agresywnym i zagrożonym pożarem; 



 

duża prędkość działania ( dla niektórych przypadków może to być wada); 



 

duży współczynnik sprawności (do 0,8); 



 

mały stosunek masy napędu do uzyskanej mocy; 



 

odporność na  przeciążenia i wibracje; 



  prosta i niezawodna konstrukcja ; 



 

duża trwałość i łatwość wymiany urządzeń; 

pomimo tak wielu zalet napęd ten nie znajduje tak wielkiego uznania i zastosowania . Jest to 
związane z wieloma wadami taki jak : 



 

ściśliwość czynnika roboczego, która powoduje niestałość prędkości członu 

wyjściowego napędu przy zmianach obciążenia; 



  ograniczona liczba  punktów pozycjonowania (najczęściej dwa punkty )  w napędach 

ze sterowaniem cyklicznym ; 



 

konieczność wyhamowania  członu wyjściowego napędu w końcowej fazie ruchu , 

ponieważ  przy dużych prędkościach jego uderzenie o zderzak powodowałoby 
znaczne przeciążenia dynamiczne; 



 

głośna praca napędu; 

 
20 . Ograniczniki ruchu : 
Robo ty o  napędach pneumatycznych nie maja z reguły przetworników do pomiaru położenia 
ramion, lecz wyłącznie ograniczniki zderzakowe ruchu posuwistego lub obrotowego. 
Ograniczniki te są nastawiane przy użyciu podziałki liniowej lub kątowej sprzęgniętej  
ramieniem  manipulatora. Ograniczniki te składają się z ruchomego suwaka , dającego 
przesuwać się wzdłuż  podziałki i nieruchomego zderzaka , Punkt zamocowania suwaka 
określa krańcowe położenie ramienia . stosując ograniczniki zderzakowe można uzyskać 
bardzo duże dokładności ustawiania , rzędu 0,01mm. 
Wyłączniki drogowe generują sygnał elektryczny , hydrauliczny lub mechaniczny w 
przypadku przesunięcia się nad nim odpowiedniego elementu wyzwalającego , np.: kołka lub 
magnesu trwałego. Element wyzwalający jest przesuwany i można go , podobnie jak suwak-
ogranicznik, ustawić w miejscu żądanego zatrzymania ramienia. Ponieważ błąd 
pozycjonowania wzrasta szybko ze zwiększeniem  prędkości i masy m, w przypadku dużych 
prędkości i mas stosuje się  parę wyłączników drogowych; 



 

wyłącznik wstępny, którego zadaniem jest wyznaczenie chwili rozpoczęcia 

hamowania; 



 

wyłącznik końcowy , którego zadaniem jest wyznaczenie  chwili całkowitego 

zatrzymania silnika 

 
21.  Przetworniki: 
Przetworniki potencjometryczne : Napięcie wyjściowe  jest funkcją wartości wielkości 
mierzonych , będącej kątem obrotu lub przesunięciem suwaka. Zależnie od rodzaju 
przetworzonego przemieszczenia styku ślizgowego (suwaka) rozróżnia się potencjometry 

 

13 

liniowe lub obrotowe .A zatem napięcie wyjściowe potencjometru jest proporcjonalne do 
wartości mierzonego przesunięcia lub kata obrotu . 
Przetworniki optoelektroniczne. 
W przeciwieństwie do potencjometrycznych lub indukcyjnych przetworniki optoelektroniczne  
dostarczają wyjść cyfrowych. Metoda pomiarowa polega na tym, że źródło światła (nadajnik) 
i część światłoczuła (odbiornik) przemieszczają się względem wzorca szklanego z siatką 
podziałową w postaci równo rozmieszczonych pól przejrzystych i nieprzejrzystych (kresek). 
Liczba kresek, nad którymi przemieści się głowica pomiarowa jest wymiarem 
odpowiadającym ruchowi testera lub głowicy bocznej. Wbudowana elektronika wytwarza  z 
każdej przebytej kreski impuls wzmacniany i dostarczany do układu elektroniki , która zlicza 
te impulsy i przetwarza na informację o przebytej drodze .   
Przetworniki siły i naprężeń. 
Wyposażenie chwytaka w przetworniki sił i naprężeń jest  ważne z następujących powodów: 



 

umożliwiają one określenie bardzo ważnych interakcji między przedmiotem 

manipulowanym a chwytakiem. Jest to np. konieczne dla sterowania maksymalną 
dopuszczalną siły chwytu na drodze nieliniowych sprzężeń zwrotnych 
niedopuszczających do uszkodzenia manipulatora przedmiotu  



 

umożliwiają określenie interakcji między manipulowanym przedmiotem a innymi 

elementami otoczenia względem n których przedmiot ten jest manipulowany. Jest to 
sytuacja charakterystyczna dla operacji montażu, przy których jedna cześć składowa 
produktu jest wsuwana w otwór innej części produktu. Znajomość naprężeń 
powstających przy takiej operacji w chwytaku manipulatora przyspiesza znacznej jej 
realizacji, nawet przy małych luzach pasowania  



 

przetworniki sił umożliwiają wyznaczenie niektórych współrzędnych 

charakteryzujących orientację przedmiotu , np. wyznaczenie kierunku normalnego do 
badanej powierzchni przedmiotu. 



 

W przypadku automatycznych manipulatorów sterowanych przez człowieka sprężenie 

zwrotne od siły chwytu umożliwia człowiekowi bardziej precyzyjne manipulowanie . 

Do przetworników siły i naprężeń należy wymienić: 



  Przetworniki  tensometryczn0-rezystancyjne  wykorzystujące  efekt  zmiany  rezystancji 

przewodnika metalowego poddanego naprężeniu mechanicznemu. 



 

Przetworniki  magnetoelastyczne  wykorzystujące  efekt  zmiany  kierunku  wektorów 

magnetyzacji  pod  wpływem  naprężeń  oddziałujących  na  ferromagnetyk  w  formie 
walca  w  wyniku,  czego  zmienia  się  sprężenie  magnetyczne  miedzy  uzwojeniami 
wtórnym a pierwotnym, nawiniętymi  na walec  



 

Przetworniki zmieniające siłę  na przesunięcie mechaniczne np. mieszaki sprężyste 

Przetworniki dotykowe 
Przetwornikami  dotykowymi  nazywa  się  przetworniki  generujące  w  wyniku  dotknięcia 
przedmioty  matrycę  sygnałów  elektrycznych,  będącą  odwzorowaniem  powierzchni  styku 
czynnej  płaszczyzny  przetwornika  i  dotykanego  przedmiotu.  Przetworniki  dotykowe 
generują,  więc  obraz  przedstawiający  kształt  wymienionej  powierzchni  styku,  przy  czym 
obraz będzie ty dokładniejszy , im bardziej gęsta jest matryca sygnałów elektrycznych przez 
przetwornik  
22.  Silniki liniowe budowa, zastosowanie . 
Silnik liniowy składa się z dwóch podstawowych części: 



 

Części pierwotnej (ruchomej), zwanej statorem lub induktorem, 



 

Części wtórnej (nieruchomej), zwanej bieżnikiem. 

 
Cześć  pierwotna  jest  wykonana  w  postaci  trójfazowego  uzwojenia  (U,V,W),  które  jest 
zasilana  trójfazowym  prądem  przemiennym.  Analogicznie  jest  dla  silników  trójfazowych 

 

14 

wytwarzane  jest pole magnetyczne wędrujące ( w silniku klasycznym odpowiednikiem jest 
wirujące  pole  magnetyczne  ).  Prędkość  przemieszczenia  się  wektora  strumienia 
magnetycznego jest wprost proporcjonalna do częstotliwości prądu zasilającego. 
Część wtórna silnika (nieruchoma) jest składnikiem prowadnicy i wykonana jest w postaci: 



 

Listwy  w  formie  grzebienia  (rdzeniów)  z  nawiniętym  (wokół  każdego  rdzenia) 
miedzianym uzwojeniem – dla silnika asynchronicznego; 



 

Liniału  z  magnesami  trwałymi  rozmieszczonymi  wzdłuż  całej  długości 
prowadnicy- dla silnika synchronicznego; 



 

Liniału  z  elementami  z  materiału  ferromagnetycznego  rozmieszczonymi  wzdłuż 
prowadnicy; 

Możliwości zastosowania silników liniowych są rozległe: 



  Robotyka (napędy manipulatorów i robotów); 



 

Przemysł maszynowy (obrabiarki różnego rodzaju); 



 

Przemysł samochodowy (układy nawiewów , otwierania i zamykania szyb itp.); 



 

Transport zakładowy ( małe wagoniki , taśmociągi , suwnice ); 



 

Przemysł włókienniczy i tekstylny (wiele mechanizmów pracuje w ruchu posuwisto – 

zwrotnym ) 



 

W  układach  automatyki  i  w  elementach  nastawczych  (  pozycjonowanie  anten, 

urządzenia pakujące, automatyczne otwieranie okien i drzwi itp.); 



 

Transport płynów przewodzących ( np.  płynnego żeliwa w odlewniach); 



 

Szpitalnictwo ( urządzenia rehabilitacyjne, automatyczne  łóżka szpitalne , podnośniki 

dla  niepełnosprawnych,  wózki  inwalidzkie  ,  urządzenia  do  masażu,  instrumenty 
medyczne); 



 

Wyposażenie biurowe ( automatyczne biurka, automatyczne stoły kreślarskie kopiarki, 

itp.); 



 

Trakcja elektryczna ( superszybkie pociągi przyszłości); 



  Maszyny pomiarowe; 



   

23. Układy sensoryczne w robotyce 
System sensoryczny powinien charakteryzować się: 



 

Dostarczona  informacja  powinna  jednoznacznie  określać  położenie  obiektów 

otaczających  robot  oraz  pozwalać  na  określenie  odległości  pomiędzy  robotem  a 
otaczającymi go przeszkodami 



 

Dostarczone dane powinny cechować się rozdzielczością i dokładnością wystarczająca 

do budowy na ich podstawie mapy pozwalającej bezpiecznie planować ruchy robota 



 

Sensor  powinien  pozwalać  na  dostrzeganie  przeszkód  odległych  od  robota  tzn.  mieć 

jak największy zasięg przy wystarczającej rozdzielczości i dokładności  



 

Dostarczona  informacja  powinna  być  maksymalnie  syntetyczna  i  nie  wymagać 

wstępnego przetwarzania przed przystąpieniem do budowy mapy otoczenia 



 

Działanie  sensora  powinno  być  możliwie  niezależne  od  warunków  panujących  na 

scenie (oświetlenie,  zakłócenia techniczne) oraz indywidualnych  cech postrzeganych 
obiektów (kolor, faktura, powierzchnia) 



  Czas aktywizacji pojedynczej porcji danych przekazywanych do systemu mapującego 

powinien  pozwalać  na  prace  autonomicznych  robotów  mobilnych  (ARM)  w  czasie 
rzeczywistym 
 

Zalety sensorów wizyjnych: 



 

Globalność  pozyskiwanej  informacji,  nieograniczony  jak  w  przypadku  dalmierzy 

zasięg sensora 

 

15 



 

Duża ilość dostarczanej informacji, znacznie większa od innych sensorów 



 

Niezależność od rodzaju obserwowanych obiektów i własności (np. faktury) 

Wady sensorów wizyjnych: 



 

Bardzo duża złożoność obliczeniowa algorytmów przetwarzania obrazu 



 

Trudności  w przetwarzaniu  danych wizyjnych w czasie rzeczywistym,  ograniczające 

możliwości budowy mapy otoczenia w czasie ruchu robota, a tym samym możliwości 
eksploatacji nieznanego otoczenia 



 

Wysokie  koszty  części  sprzętowej  (głowic  stereowizyjnych)  oraz  systemu 

przetwarzającego o dużej wydajności 



 

W  przypadku  systemów  pasywnych  problemami  są  też  zależność  od  warunków 

oświetleniowych sceny i słaba rozróżnialność obiektów o niskim kontraście 

 
Dalmierze ultradźwiękowe: 
Czynniki zewnętrzne wpływające na pomiar: 



 

Zmiana prędkości rozchodzenia się fali (wilgotność i temp. Powietrza) 



 

Faktura i sprężystość powierzchni przeszkód 



 

Kształt wiązki 

Zalety sensorów ultradźwiękowych: 



 

Bezpośrednie dostarczenie danych o odległości od przeszkód 



 

Znaczny zasięg (wystarczający do pracy w pomieszczeniach zamkniętych) 



 

Zdolność dostrzegania niewielkich przeszkód oraz przeszkód niewidzialnych dla 

sensorów optycznych (przezroczystych, pochłaniających światło) 



  Niskie koszty sensorów 

Wady sensorów ultradźwiękowych: 



 

Duża ilość błędnych pomiarów spowodowana odbiciami 



 

Niska rozdzielczość Katowa uwarunkowana duża szerokością wiązki pomiarowej 



  Ograniczony kat widzenia powierzchni przeszkód 



 

Duża wrażliwość na indywidualne własności otoczenia takie jak faktura i konfiguracja 

przeszkód 

 

Dalmierze i skanery optyczne – Zalety: 



 

Dostarczenie bezpośrednich danych o odległości od przeszkód, dane SA bardziej 

syntetyczne niż w przypadku pasywnych systemów wizyjnych (kamer), a nakład 
obliczeń potrzebnych do ich przetworzenia jest znacznie mniejszy co ułatwia 
spełnienie wymagań ich działania w czasie rzeczywistym 



 

Możliwość wykonywania pomiarów na scenie 3D (skanery) 



 

Duża rozdzielczość i powtarzalność pomiarów ( w porównaniu do skanerów) 



 

Możliwość kształtowania pola widzenia i strategii aktywizacji danych w zależności od 

aktualnych potrzeb 

Dalmierze i skanery optyczne – Wady: 



 

Konieczność zapewnienia bezpieczeństwa ludzi (ochrona wzroku) znajdujących się w 

obszarze działania sensorów laserowych, sensory musza spełniać odpowiednie normy 
bezpieczeństwa 



  Znaczny czas aktywizacji danych (szczególnie proste skanery 3D) 



 

Wrażliwość na rodzaj powierzchni obserwowanych przeszkód oraz ich położenie 

względem sensora 



  Wysoki koszt (dotyczy skanerów laserowych z mechanizmem precyzyjnego 

odchylania wiązki) 

 

 

16 

   22. Układ sterujący robotem. 
Roboty przemysłowe byłyby bezużyteczne gdyby nie posiadały układu sterującego, do 
którego wprowadza się program, stanowi on zapis algorytmu sterowania w określonym 
języku programowania. 
Algorytm sterowania jest ciągiem operacji arytmetycznych i logicznych, określających 
przebiegi czasowe wielkości wejściowych sterujących obiektem sterowania zależności od: 



  Celu sterowania. 



 

Bieżącego czasu. 



 

Współrzędnych stanu obiektu sterowania, w taki sposób, by osiągnąć cel sterowania. 

24. Zadania układu sterującego. 
Zadaniem układu sterowania jest: 



 

Umożliwienie wprowadzenia programu pracy robota do jego pamięci; 



 

Przechowywanie programu pracy robota pamięci; 



 

Realizacja programu pracy robota na drodze odpowiedniego oddziaływania na napędy 

manipulatora; 



  Umożliwienie ręcznego sterowania robota przez człowieka. 

 25. Struktura funkcjonalna 
Struktura funkcjonalna układu sterowania robota opisuje sposób przetwarzania informacji, 
którą robot dysponuje (program działania , dane o otoczeniu) na decyzje odnośnie pracy 
napędów jego manipulatorów. Charakteryzuje ona, więc układ sterowania z punktu widzenia 
operacji matematyczno-logicznych realizowanych  na wymienionych informacjach w celu 
wytworzenia potrzebnych decyzji .  
26. Hierarchiczna struktura funkcjonalna. 
Hierarchiczna struktura funkcjonalna układu sterowania robota wynika Az dekompozycji 
zasadniczego zadania robota na szereg zadań składowych , czyli uchwycenia przedmiotu i 
jego przemieszczenia. Struktura hierarchiczna jest jedyną strukturą umożliwiającą 
rozwiązywanie bardzo złożonych problemów decyzyjnych, jakie spotyka się przy sterowaniu 
robota  
27. Struktura sprzętowa.