2.

DEFINICJE

I KLASYFIKACJA

ROBOTÓW

PRZEMYSŁOWYCH

2.1. Definicje podstawowe

Manipulator

– część mechaniczna, czyli maszyna przeznaczona do

realizacji niektórych funkcji kończyn górnych człowieka.

Robot –

urządzenie przeznaczone do realizacji niektórych czynności

manipulacyjnych i lokomocyjnych człowieka i mające pewien określony
poziom inteligencji maszynowej.

Podstawową definicja robota gw Encyklopedii Powszechnej PWN:

“Robot - urządzenie (maszyna) przeznaczone do realizacji niektórych

czynności manipulacyjnych, lokomocyjnych, informacyjnych i

intelektualnych człowieka”.

Definicja robota wg normy ISO ITR 8373:

“Manipulacyjny robot przemysłowy jest automatycznie sterowaną,

programowaną, wielozadaniową maszyną manipulacyjną o wielu stopniach

swobody, posiadającą własności manipulacyjne lub lokomocyjne, stacjonarną

lub mobilną, dla ważnych zastosowań przemysłowych”.

Według Prof. Moreckiego:

“Robot to urządzenie techniczne przeznaczone do realizacji niektórych

czynności manipulacyjnych i lokomocyjnych człowieka, mające określony

poziom energetyczny, informacyjny i sztucznej inteligencji (autonomii

działania w pewnym środowisku)”.

2.2. Klasyfikacja robotów przemysłowych

Klasyfikację robotów można prowadzić ze względu na kryteria:

•

2.2.1. Sposób budowy jednostki kinematycznej maszyn manipulacyjnych:

-

monolityczne,

-

modułowe,

-

pseudomodułowe.

•

2.2.2. Strukturę kinematyczną.

•

2.2.3. Sterowanie

•

2.2.4. Liczbę stopni swobody i rodzaj napędu

•

2.2.5. Inne kryteria

2.2.2. Klasyfikacja robotów ze względu na strukturę
kinematyczną

ROBOT PRZEMYSŁOWY

stacjonarny

mobilny

o strukturze

kinematycznej

szeregowej

kartezjanski

przegubowy

cylindryczny

sferyczny

wielokorbowy

SCARA

PUMA

o różnej konfiguracji

przegubów na

platformach ruchomej i

nieruchomej

o strukturze

kinematycznej

równoległej

poruszający się po

stałym torze

jezdnym

autonomiczny
robot mobilny

jeżdżący w

każdą ze stron

jeżdżący

wyłącznie do

przodu

jeżdżący w

przód i w tył

hexapod

tripod

o różnej konfiguracji

ruchów translacyjnych

i rotacyjnych

Rys. 2.1. Klasyfikacja

robotów przemysłowych

Rys. 2.2. Struktury i

przestrzenie robocze robotów

stacjonarnych o szeregowym

układzie kinematycznym: a)

kartezjańska, b) cylindryczna,

c) SCARA, d) PUMA, e)

sferyczna, f) przegubowa,

g) wielokorbowa

a )

g )

g )

)

a

1

a

2

f)

d

1

d

2

b )

b

2

b

1

c )

d )

e )

c

1

c

2

g )

a)

Rys. 2.3. Układy kinematyczne robotów poruszających się po
sztywnym torze jezdnym: a) robot zainstalowany na wózku
szynowym b) mobilny robot bramowy

b)

Koło napędu jazdy

Napęd skrętu

Koło toczne

a

b

c

Rys. 2.4. Schematy układów kinematycznych autonomicznych

robotów mobilnych: a) poruszający się wyłącznie do przodu, b)

jeżdżące w przód i w tył, c) jeżdżące wzdłuż i w poprzek w każdą ze

stron

2.2.3. Klasyfikacja robotów ze względu na sterowanie

Ze względu na sterowanie roboty klasyfikuje się na klasy, przy czym
wyróżnikiem klasy są rodzaj i możliwości sterowania pracą robota.
Wyróżnia się cztery podstawowe klasy robotów przemysłowych:

1.

Robot sekwencyjny.

Jest to robot wyposażony w

sekwencyjny

(wykonujący

kolejno

zaprogramowane

ruchy

i

czynności) układ sterowania.

2.

Robot realizujący zadane trajektorie.

Jest to robot,

który realizuje ustaloną procedurę sterowanych ruchów według
instrukcji programowych specyfikujących żądane pozycje, tor ruchu
oraz żądaną prędkość ruchu.

3.

Robot adaptacyjny.

Jest to robot mający sensoryczny lub

adaptacyjny układ sterowania, względnie uczący się układ
sterowania. Przykładami takich układów są układy o możliwościach
zmiany własności dzięki wykorzystaniu informacji sensorycznych lub
nagromadzonych doświadczeń, planowania zadań lub przez
nauczanie i trening. Typowym przykładem jest tutaj robot
wyposażony w czujniki wizyjne, w którym jest możliwa korekta
ruchów podczas pobierania elementów, montażu lub spawania
łukowego.

4.

Teleoperator

Jest to robot ze sterowaniem zdalnym

realizowanym przez operatora lub komputer. Jego funkcje są
związane z przenoszeniem na odległość funkcji motorycznych i
sensorycznych operatora. Wyłącza się z tej klasy manipulatory o
połączeniach mechanicznych.

Ze względu na sposób programowania i możliwości komunikowania się robota ze

środowiskiem zewnętrznym (otoczeniem) można przeprowadzić podział
robotów na trzy generacje (tabl. 2.1)
I generacja - roboty nauczane,
II generacja – roboty adaptacyjne,
III generacja - roboty inteligentne.

Cecha

Robot przemysłowy

I generacja

II generacja

III generacja

Środowisko
zewnętrzne

Stałe obiekty.
Stałe położenie

obiektów

Różne obiekty, ale
jednorodne. Zmienne
położenie obiektów

Różne obiekty. Zmienne

położenie obiektów w

czasie

Zbieranie
informacji
o środowisku
zewnętrznym.

Brak

Za pomocą sensorów
dotyku i/lub wzroku

Za pomocą sensorów
dotyku wzroku i/lub
innych zmysłów

Rodzaj
programowania

Sekwencyjnie lub
przez nauczanie
przez operatora.
Brak modelu
środowiska
zewnętrznego

Przez nauczanie
przez operatora z
elementami
adaptacyjnymi.
Szukanie pozycji na
dotyk ze sprzężeniem
zwrotnym

W języku naturalnym o
ograniczonej liczbie słów.
Model środowiska
zewnętrznego. Wybór i
optymalizacja programów
na podstawie modelu

Stopień
samodzielności

Brak

Brak

Ruch względem
zewnętrznego środowiska.
Alternatywność programu

2.2.5. Klasyfikacja robotów ze względu na inne kryteria

Przyjmując kryterium podziału według przeznaczenia można

wyróżnić następujące rodzaje robotów do celów:



przemysłowych,



naukowych i szkoleniowych,



badawczych pod wodą, w przestrzeni kosmicznej,



medycznych,



specjalnych, i inspekcyjnych np. walki z terrorystami,



do innych zadań.

2.2.5. Klasyfikacja robotów ze względu na inne kryteria

W literaturze [61] można spotkać również inne klasyfikacje robotów w
zależności od innych kryteriów podziału. Przyjmując kryterium podziału według
przeznaczenia można wyróżnić następujące rodzaje robotów do celów:
przemysłowych,
naukowych i szkoleniowych,
badawczych pod wodą, w przestrzeni kosmicznej,
medycznych,
specjalnych, i inspekcyjnych np. walki z terrorystami,
do innych zadań.

2.2.4. Klasyfikacja robotów ze względu na liczbę stopni swobody

i rodzaj napędu

NAPĘDY ROBOTÓW PRZEMYSŁOWYCH

silnik prądu stałego

komutato- bezkomuta-

rowy rowy

silnik skokowy

silnik synchroniczny

silnik asynchroniczny

zasilacz prądu stałego

tyrystorowy tranzystoro-

wy

falownik

regulator

układ prostowniczy

regulator

skokowy

prądu przemiennego

prądu stałego

siłowniki

liniowe obrotowe

wahadłowe

zasilacz hydrauliczny

serwozawór

elementy sterujące

( zawory)

układ przygotowania

powietrza

regulator

elektryczny

elektrohydrauliczny

pneumatyczny

siłownik

liniowy

silnik

obrotowy

impulsowy

zasilacz

elektroniczny