Historia ROBOTÓW
Lata 50-te i 60-te  rozwój technik komputerowych oraz technik
Techniczne rodki automatyzacji
sterowania.
Powstaje pytanie: czy komputer jest robotem?
Powstaj pierwsze roboty przemys owe.
WYK AD
1956  Pierwsze prace nad po czeniem mo liwo ci percepcji oraz
AUTOMATYZACJA POPRZEZ
umiej tno ci rozwi zywania problemów przez roboty przy u yciu
ROBOTYZACJ
komputerów, kamer oraz sensorów dotyku. Celem jest budowa
robotów zdolnych do dzia inteligentnych. Powstaje nowa
dyscyplina naukowa: sztuczna inteligencja (A.I.).
Edward Tertel
dr in .
1
2
Historia ROBOTÓW Czym jest ROBOT?
" Dawniej
1960  Robot Shakey wykonany w Stanford
  Inteligentne mechaniczne urz dzenie  automat
Research Institute. Zawiera kamer
" Wg. Robotics Industry Association, 1985
telewizyjn , dalmierz, procesor dzia
  Programowalny, wielofunkcyjny manipulator
logicznych, sensory dotyku, urz dzenia
zaprojektowany do przemieszczania materia ów, cz ci,
czno ci radiowej. Shakey móg by zdalnie
narz dzi, i innych urz dze w ramach wykonywania
kontrolowany przez komputer.
ró nych zada 
1973  Pierwszy komercyjny robot
" Wg. Japanese Industrial Robot Association (JIRA)
przemys owy sterowany komputerem,
  Urz dzenie posiadaj ce stopnie swobody, które mo na
zbudowany przez Richarda Hohna z firmy
kontrolowa .
Milacron.
3 4
Czym jest ROBOT?
Czym jest ROBOT?
" Wg. ISO
  ...jest automatycznie sterowan , programowaln , Powy sze definicje pomijaj takie poj cia jak:
wielozadaniow maszyn manipulacyjn o wielu
stopniach swobody, posiadaj w asno ci
my lenie, rozumowanie, rozpoznawanie,
manipulacyjne, lub lokomocyjne, stacjonarna lub
analizowanie, rozwi zywanie problemów,
mobiln , dla wa nych zastosowa przemys owych
emocje, zmys y, wiadomo .
" Wg. Encyklopedi powszechnej PWN
  Urz dzenie (maszyna) przeznaczone do realizacji
niektórych czynno ci manipulacyjnych, lokomocyjnych,
informacyjnych i intelektualnych cz owieka.
5 6
Czym jest ROBOT? Czym jest ROBOT?
" & maszyna zdolna do pozyskiwania informacji z jej
rodowiska pracy i wykorzystywania tych informacji do
bezpiecznego, celowego i skutecznego dzia ania,
(Ron Arkin, 1998).
& jednak do dzi nie ma jednej, spójnej
ogólnie przyj tej definicji
" & autonomiczny system, który wyst puje w
czym jest ROBOT
rzeczywistym fizycznym rodowisku, potrafi cy
rozpoznawa to rodowisko oraz dzia w nim w
sposób nakierowany na osi gni cie okre lonego celu.
7 8
Klasy ROBOTÓW? Klasy ROBOTÓW?
" Klasy robotów ze wzgl du na rodzaj i mo liwosci sterowania
" Japanese Industrial Robot Association (JIRA)
robotem:
wprowadzi o podzia robotów na 6 klas:
 Klasa 1 : Robot sekwencyjny: (sekwencyjny uk ad sterowania, kolejno
 Klasa 1 : Urz dzenia sterowane r cznie,
zaprogramowane ruchy i czynno ci)
 Klasa 2 : Roboty pracuj ce sekwencyjnie (jedna sekwencja czynno ci),  Klasa 2 : Robot realizuj cy zadane trajektorie (realizuje ruchy sterowane wg
programu specyfikujacego dane pozycje oraz predko ci ruchów),
 Klasa 3 : Roboty pracuj ce sekwencyjnie (mo liwo zmiany sekwencji
 Klasa 3 : Robot adaptacyjny (adaptacyjny uk ad sterowania wspó pracuj cy z
czynno ci),
elementami sensoryki lub z uk adem ucz cym, zdolny do pozyskiwania
 Klasa 4 : Roboty odtwarzaj ce czynno ci,
informacji zewn trznych, ich analizy i wykorzystywania do zmiany swoich
 Klasa 5 : Roboty sterowane numerycznie,
ciwo ci-programu),
 Klasa 6 : Roboty  inteligentne .  Klasa 4 : Teleoperator (sterowanie zdalne, przenoszenie na odleg funkcji
motorycznych i sensorycznych)
9 10
Klasy ROBOTÓW? Czym jest ROBOTYKA?
" Generacje robotów wyró nia si ze wzgl du na
Robotyka jest nauk o robotach, autonomicznych
sposób programowania i mo liwo ci
systemach wchodz cych w interakcje z otaczaj cym
komunikowania si z otoczeniem:
wiatem fizycznym.
 I generacja: roboty nauczane,
 II generacja: roboty ucz ce si ,
Robotyka zajmuje si percepcj , interakcj oraz
 III generacja roboty inteligentne.
dzia aniem ROBOTÓW, w fizycznym wiecie.
11 12
... manipulacyjne ROBOTY przemys owe
Sterowanie prac robota przemys owego polega na
kierowaniu ruchami jego ramienia roboczego na podstawie
wcze niej przeprowadzonych oblicze i symulacji.
PODSTAWOWE CECHY:
" Programowanie poprzez  uczenie ,
" Powtarzaj ce si czynno ci,
" Du e pr dko ci,
" Niewiele czujników percepcyjnych,
" Du a precyzja ruchów,
" Sta e trajektorie ruchów,
13 " Brak bezpo redniego wspó dzia ania z lud mi. 14
Stopnie swobody robota Stopnie swobody robota
Jednostki kinematyczne robotów zbudowane s w
Ka de
postaci szeregowego uk adu cz onów po czonych
po czenie
ruchowo za pomoc tzw. par kinematycznych.
ogniw
ruchomych
Wyró nia 5 klas par kinematycznych. Numer klasy
robota oraz
okre la ilo wi zów wywo anych po czeniem pary
ka da
kinematycznej. Odejmuj c od 6-u dof. cia a
mo liwo
swobodnego, ilo na onych wi zów uzyskuje si
ruchu
ilo stopni swobody w danym po czeniu pary
liniowego
kinematycznej.
ramienia jest
rozpatrywana
Aktualnie w konstrukcjach robotów przemys owych
jako stopie
znaczenie praktyczne maj pary kinematyczne klasy
swobody
piatej, pozostawiaj ce jeden stopien swobody (ruch
Ka dy mo liwy do zrealizowania kierunek ruchu liniowego
post powy, lub obrotowy).
oraz obrotowego stanowi stopien swobody.
15 16
Stopnie swobody robota Stopnie swobody robota
Liczba stopni swobody: Proste zadanie kinematyki robota:
5
Pozycja ko ca efektora jest ustalana na podstawie
w 6n
pozycji cz onów w poszczególnych parach
ipi
i 1
kinematycznych.
n- liczba par kinematycznych,
pi- liczba par kinematycznych klasy i,
Odwrotne zadanie kinematyki robota:
i- klasa pary kinematycznej.
Na podstawie wymaganej pozycji ko ca efektora ustala
si odpowiednie przemieszczenia w poszczególnych
parach kinematycznych.
17 18
Powody stosowania robotów Typowe obszary zastosowa
przemys owych robotów przemys owych
" Manipulacje materia ami,
" Niebezpieczne rodowisko pracy,
" Przenoszenie materia ów,
" Powtarzalne cykle pracy,
" Za adunek i roz adunek i uzbrajanie maszyn,
" Skomplikowane dzia ania manipulacyjne,
" Zgrzewanie punktowe,
" one przemieszczanie elementów,
" Operacje spawalnicze,
" Celem dzia ania jest precyzyjne pozycjonowanie i
" Malowanie natryskowe,
zorientowanie cz ci.
" Monta ,
" Kontrola.
19 20
ROBOTY autonomiczne Z czego sk ada si ROBOT?
Sterowanie prac robota autonomicznego polega na
po czeniu kilku rodzajów ró nych dzia :
" Pary kinematyczne z uk adami nap dowymi
" W ciwe zamodelowanie mechanizmów
 Stosowane do przemieszczania i manipulacji,
(kinematyka, dynamika),
" Efektory,
" Niezawodne sterowanie elementami
 Odzia ywuj ce na obiekt,
wykonawczymi,
" Czujniki,
" Planowanie ró nych cie ek ruchów dla ró nych
 Zbieraj ce informacje o otoczeniu,
zada ,
" Uk ady steruj ce integruj ce powy sze systemy,
" Integracja percepcji, selekcja i wspó dzia anie
 Generuj odpowiednie sygna y do nap ów i efektorów na
ró nych typów sensorów
podstawie danych zebranych z czujników.
" Elastyczne uk ady steruj ce (dostosowywanie
21 22
do nowych sytuacji).
Przestrze robocza robota
Elementy robota przemys owego
przemys owego
Robot przemys owy
Wielko (zakres)
zawiera zespó
obszaru, w którym mo e
Ramie
mechanicznych i
robota
operowa efektor robota
elektrycznych
elementów
przemys owego jest
dzia aj cych jako
nazywany jego
system.
Serwonap dy
przestrzenia robocz .
Systemy sterowania
Uk ad sterowania
zawiera system
operacyjny oraz
oprogramowanie
okre laj ce dzia anie
systemu robota oraz
czny element
jego wewn trzn
steruj cy
komunikacj
(programuj cy)
Przestrze robocza robota Fanuc RLMate 100i.
23 24
Czujniki Elementy ruchu robota
" Czujnik (sensor) = urz dzenie dostarczaj ce informacji z " Efektory: urz dzenia poprzez które robot
otoczenia robota
oddzia uje na otoczenie.
 Powy szy proces jest nazywany percepcj
" Elementy nap dowe: urz dzenia umo liwiaj ce
" Jakiego rodzaju danych z otoczenia potrzebuj roboty?
efektorom wykonywanie ich zada (silniki, si owniki,
 Jest to zale ne od zada jakie maj w tym otoczeniu
przek adnie, serwomechanizmy)
wykona .
" Zadania elementów nap dowych:
" Obszar percepcji
 Przemieszczanie robota,
 mo liwe dane do zarejestrowania przez czujniki,
 Manipulacje (przenoszenie elementów).
 czasami konieczne jest  zobaczenie rodowiska
" Wg powy szego roboty mo na podzieli na
 oczami robota,
 Roboty mobilne, autonomiczne,
 rozszerza si wyra nie wraz ze wzrostem ilo ci czujników.
 Zrobotyzowane manipulatory.
25 26
Jezyki programowania robotów
Autonomia robotów
Autonomia jest zdolno ci do podejmowania w asnych " Nie ma najlepszego j zyka programowania robotów !
decyzji oraz dzia ania wed ug nich.
" Przyczyny stosowania okre lonego j zyka:
W przypadku robotów: podejmowanie w ciwych  Najlepiej nadaje si do opisu zadania,
dzia w zastanej sytuacji.  Jest do czony do sprz tu,
 Jest znany przez osob programuj robota.
Autonomia mo e by ca kowita lub cz ciowa.
" zyki ogólnego przeznaczenia:
Sterowniki pozwalaj na autonomi robotów poprzez:
 JAVA, C
" pozyskiwanie danych z otoczenia (sensory),
" zyki specjalnego stosowania:
" przetwarzanie i wymiana informacji,
" podejmowanie decyzji o rodzaju i kolejno ci dzia ,
27 28
Podej cia w sterowaniu robotów Podej cia w sterowaniu robotów
" Sterowanie bezpo rednie,
" Sterowanie robotem oznacza koordynacj sygna ów
 bez analizy stanu, okre lona kolejno dzia .
odbieranych z otoczenia poprzez czujniki z
odpowiednim dzia aniem elementów wykonawczych " Sterowanie po rednie (planowanie dzia )
 dzia anie poprzedzone analiz stanu.
" Sterowanie robotem mo e by prowadzone:
" Hybrydowe systemy sterowania
 Sprz towo (hardware): programowalna logika
 Programowo (software).
29 30
Kryteria doboru architektury
PODSUMOWANIE
sterowania
" Dobieraj c sposób sterowania nale y bra pod uwag rodzaj
" Roboty znajduj coraz szersze zastosowanie w wielu
robota, rodzaj zadania oraz charakterystyk otoczenia, a w
rodowiskach (przemys , transport, dom, medycyna)
szczególno ci:
 Jakie i ile sygna ów jest odbieranych z otoczenia?
 Czy charakter otoczenia jest statyczny, czy zmienny?
" Aktualny rozwój robotyki jest nakierowany na:
 Czy wszystkie istotne sygna y s odbierane przez robota?
 podniesienie skuteczno ci komunikacji robota z otoczeniem,
 Jaka jest wymagana szybko detekcji sygna ów oraz szybko
 zwi kszanie poziomu autonomiczno ci robotów,
dzia ania?
 Upraszczanie metod programowania robotów.
 Czy robot powinien pami ta poprzednie stany (histori )?
 Czy robot powinien przewidywa stany przysz e (unikanie b dów)?
 Czy robot powinien oddzia ywa na otoczenie, aby umo liwi
wykonanie okre lonych dzia ?
31 32