PRZYCZYNY ROZW. ROB- Czynniki tech: -postep w konstr. elemen. automat. (korzystne silniki, male wzmac) dzieki temu jest oplacalnosc, -manipulowanie przedmiotami w miejsach trudno dost. (wys. temp, promieniowanie), -porzadane jest jednolity standard w prod. ktory wynika z konkurencji. Czynniki ekonom,- calkowite wykorzystanie drogich maszyn (pracuja cala dobe dzieki robotom), -robot tanszy niz czlowiek, -roboty dzieki mozliwosci programowania nadaja sie do wielu zadan i mozna latwo to zmienic. -roboty wielozadaniowe wypieraja wasko wyspecj. automaty. Czynniki spoleczne-malejaca liczba kandydatow do prac nudnych i monotonnych. Spowodowane jest to wzrostem wykszatalcenia, malejacy przyrost nat., RFN jeszcze niedawno nie potrzebowala robotow poniewaz importowala sile robocza. Japonia nie moze importowac wiec robi teraz roboty. -zwiekszenie bezp. pracy. ETAPY ROZWOJU- Trzy generacje: I-roboty nauczane, II-roboty uczace sie, III-roboty inteligentne. Roboty I generacji- urzadzenia z pamiecia do ktorej wprowadza sie rozkazy a nastepnie robot wykonuje je bez ingerencji operatora. Nie sa zdolne do zbierania informacji o srodowisku pracy. Roboty takie to wiekszosc robotow istniejacych, nadaja sie do: podawania i odbierania obiektow z tasm. Duzy udzwig, duza dokladnosc. Charakteryzuja sie: -brak sprzezenia zwrotnego od stanu manipulowania. -trzeba precyzyjnie zaprogramowac ruch ramion. -koniecznosc ustabilizowania wspolrzednych stanu poczatk. manipulowanego przedmiotu. Roboty klasy 1- programowane krokowo z sekwencyjnym sterowaniem polozenia ramion. Roboty klasy 2- programowane krokowo z analogowa nadazna regulacja polozenia ramion. Roboty klasy 3- programowane metoda uczenia z cyfrowa regulacja nadazna polozenia ramion. Roboty generacji 1,5- -ruchy wykonywane nie sa calkowicie zdeterminowane na etapie programowania ale zaleza tez od niektorych wpolrzednych stanu obiektu manipulowanego. -te wspolrzedne mierzona sa przez proste przetworniki sil i momentow lub przetworniki optyczne lub dotykowe. -proste wyznaczenie potrzebnych wspolrzednych stanu obiektu (bez trudnych alg.) Roboty II generacji- ograniczona mozliwosc rozroznania ksztaltow i polozen dzieki zast. zlozonych systemow rozpozn. (z kamerami TV lub przetwornikow dotykowych w chwytaku) polaczonych z komputerem o stos. duzej mocy obl. ktory analizuje obraz i interpretuje optycznie lub dotykowo. Rozrozniaja tylko nieliczne ksztalty i polozenia. Roboty III generacji- beda char. sie pewnymi intelektualnymi mozliwosciami aktualizowania programu pracy w roznych warunkach. Beda mialy analizatory wzroku sluchu i czucia. Bedzie poznawal obiekty w zapamietanej przestrzeni. -umiejetnosc radzenia sobie w sytuacjach zawierajacych elementy nowosci. Manipulator - część mechaniczna, czyli maszyna przeznaczona do realizacji niektórych funkcji kończyn górnych człowieka. Robot - urządzenie przeznaczone do realizacji niektórych czynności manipulacyjnych i lokomocyjnych człowieka, mające pewien określony poziom inteligencji maszynowej. Klas. robotow ze wzgledu na budowe jednostki kinem- monolityczne- o stalej strukturze, -modulowe- umozliwiaja wykonanie mech. o zaproj. odpowiednio do potrzeb struk. kin. -pseudomodulowe- stala strukt. kin. z mozliwoscia wymiany niektorych zespolow ruchowych. Klasyfikacja robotów ze względu na strukturę kinematyczną Stacjonarne: O strukturze szeregowej(otwarty lancuch kin.): -kartezjański, cylindryczny, SCARA , PUMA, sferyczny, przegubowy,wielokorbowy. O strukturze równoległej(zamknięty łańcuch kin.): -hexapod(o różnej konfiguracji ruchów translacyjnych i rotacyjnych -tripod(o różnej konfiguracji przegubów na platformach ruchomej i nieruchomej). Mobilne:- poruszający się po stałym torze - autonomiczny. Klasyfikacja robotów ze względu na sterowanie: 1) Robot sekwencyjny- wyposażony w sekwencyjny(wykonujący kolejno zaprogramowane ruchy i czynności) układ sterowania. 2) Robot realizujący zadane trajektorie - realizuje ustaloną procedurę sterowanych ruchów oraz z żądaną prędkościa ruchu. 3) Robot adaptacyjny. Jest to robot mający sensoryczny lub adaptacyjny bądź uczący się układ sterowania. Typowym przykładem jest tutaj robot wyposażony w czujniki 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. Ze względu na sposób programowania:I - roboty nauczane, II roboty uczące się, III - roboty int. Klas. ze wzgl. na liczbe stopni swobody i rodzaj nap. RYS. Klas. ze wzgledu na inne kryt: Przeznaczenia- można wyróżnić roboty do celów: - przemysłowych, naukowych i szkoleniowych, badawczych pod wodą, w przestrzeni kosmicznej, medycznych, specjalnych i inspekcyjnych, np. do walki z terrorystami, do innych zadań. PODOBIENSTWO WYMAGAN
DOTYCZACYCH SRODKA AUTOMATYZACJI WPROW. DO TYCH SAMYCH PROCESOW TECH:- udźwigu,- ruchliwości i struktury kinematycznej,
- zakresu i sposobu realizacji ruchu, (żądane pr. i przysp),- potrzeb programowalności i sposobu programowania,- współpracy maszyny z operatorem i środowiskiem produkcyjnym. KOMERCYJNE PRZYCZYNY WYODREB. SIE GRUP PODOBNYCH ROZW. MASZYN MANIP. - wykorzystywanie przez część producentów rozwiązań licencyjnych,- kooperacje między poszczególnymi firmami zarówno w zakresie produkcji kompletnych maszyn, jak i ich podzespołów,- wykorzystanie zapożyczonych, ale już sprawdzonych w praktyce, idei konstrukcyjnych w celu przyspieszenia rozpoczęcia produkcji własnych maszyn, - chęć ,,uszczknięcia" rynku użytkowników maszyn zdobytego przez produkty innych firm, przez podobne lub identyczne konstrukcje. ROBOT SKLADA SIE NAJCZ. Z PODSTAWOWYCH UKLADO STANOWIACYCH ODREBNE ZESPOLY: -zespol ruchu (manipulator) czyli podst. mech. robota wraz z napedami, czujnikami i koncowka robocza. -uklad zasilania napedow i koncowki roboczej. -uklad sterowania. Uklad zasilania czyli wolnostojaca szafa skladajaca sie z: (dla napedow hydr.) zasilacz hydr, zbiornik pompe, filtry i uklad chlodzenia (dla napedu elektr) tyrystorowe lub tranz. uklady zas. silnikow lub uklady prostow. oraz przemienniki czest. i niezbedne uklady przekazn. Uklad sterowania: zawiera pulpit sterowniczy, sterownik reczny przenosny do programowania robota, -komputer z pamiecia na programy robota i wspolpracujacy z: serwonapedami mech. ruchu, ukladami pomiarowymi przemieszczen, czujnikami polozen dwustanowych urzadzen, czujnikami stanu pracy maszyn i urzadzen. ROBOTY MONOLITYCZNE O SZEREGOWEJ. STRUKTURZE KINEM: Kin. przegubowej- wszystkie osie obrotowe. Z reguly wolnostojace, lekkie z malym udzwigiem. Kin. sferycznej- konfiguracja o biegunowym ukladzie osi wspol. oraz sfer. przestrzeniach ruchu. Kin. Cylindrycznej- zmienne przegubowe sa zarazem wspol. cylindrycznymi koncowki roboczej wzgledem podstawy. Ma walcowy uklad osi wspolrz. i cylindryczne przestrzenie ruchu. Kin. SCARA- zaprojektowany dla zadan montazowych. Ma 3 osie rownolegle, dwie o ruchu obrotowym a jedna o postepowym. Kin. PUMA- takze montazowy, szesc osi obrotu i udzwig zaledwie 1kg, bardzo szybki. Kin. Kartezjanska- prostokatny uklad osi wspolrz i liniowy zespol ruchu. Roboty wielokorbowe- zastosowanie mechanizmu z rownoleglowodem ukosnym. ROBOTY O STRUKTURACH ROWNOLEGLYCH: roboty zlozone z dwoch platform polaczone wiecej niz jednym lancuchem kin. Zalety: -mozliwosci ruchu w przestrzeni o 6 stopniach swobody. - dobry stosunek masy do obj. -duze predkosci i przysp. osiagane przez platforme robocza. -duza sztywnosc, -mala masa czesci ruchomych. -wys. czest. drgan. -identyczne napedy. Wady: -mala przestrzen robocza, -param. geometr-kin. trudne do wyznaczenia, -wysokie wymagania w stosunku do ukladu sterowania, -punkty osobliwe w przestrzeni robota, -mozliwa kolizja miedzy podporami a efektorem. Zastosowanie hexapodow- obrobka wiorowa, frezowanie, szlifowanie narzedzi, ceramiki, w montazu, ciecie i spawanie laserem, ciecie struga wody, obrabiarki. MANIPULATORY O 3 STOPNIACH SWOBODY. Plaskie man. rownolegle: maja 3 napedzajace konczyny o sterowanej zmiennej dlug. miedzy odpowiednimi przegubami przy platformie i podstawie co umozliwia osiagniecie pozycji i orientacji platfomy w granicach przestrzeni rob. 3 typy plaskich man.- (RRR)- plaski ruch platformy uzyskuje sie przez zmiane dlugosci silownikow, (RPR)- ruch platformy przez zmiany katow konf. konczyn manipulatora zaleznie od czasu. (PRR)- przesuniecie punktu bazowego wzdluz bokow podstawy. Sferyczne manipulatory rownolegle- do orientowania anten, teleskopow, baterii slon. Maja 3 rotacyjne stopnie swobody platformy roboczej kazdy lancuch zastepuje 1 napedzane polaczenie obrotowe lub przesuwne. 2 rozw: -silowniki sa na wierzcholkach podstawy lub w jednej plaszczyznie blisko siebie. Platforma Stewarta i Stewarta-Gougha- ma szesc konczyn polaczonych z podstawa i platforma za pomoca przegubow kulistych. Liczbe stopni swobody uzyskuje sie przez sterowanie zmianami 6 konczyn. Man. Polman- ma ksztalf dzwigniowego mechanizmu. przestrz. o stalych dl. elementow ruchomych i 6 zmiennych wspolrzednych. Man Delta- platforma wykonuje ruchy rownolegle do plaszczyzny odniesienia ale nie moze obracac sie wokol osi prostopadlej do tej plaszczyzny- osi Z. Czlon roboczy z podstawa lacza 3 ident. konczyny.
Roboty poruszajace sie po stalym torze jezdnym- jest to tak zwany robot transportowy czyli uklad transportu z odpowiednia zrobotyzowana jednostka man-wyk. Tor jezdy to dodatkowa os ruchu ktora zwieksza obszar pracy. Autonomiczne roboty mobilne- inaczej wozek AGV. Elastyczny srodek transportu, proste wozki jezdza po namalowanej lub indukcyjnej linii. Zaawansowane potrafia opuscic ta linie i powrot na nia. Najbardziej zaawansowane jezdza same. Tak jak poprzednio robot z transportem. KONSTRUKCJA MANIPULATORA. Maszyna cybernetyczna- zastepuje funkcje energetyczne, fizjologiczne intelektualne czlowieka. Czsyli inaczej prace fizyczna, zastepowanie organow, wlasciwosci adaptacyjne. Mechanizm cybernetyczny- czesc maszyny cybernetycznej zastepujaca czynnosci ruchowe czlowieka w zakresie manip lub lokomoc. Manipulator- mechanizm cybernet. przeznaczony do realizacji niektorych f-cji konczyny gornej. Dwa rodzaje funkcji: reki i ramienia. Manipulator antropomorficzny - układ podobny do kończyny człowieka Pedipulator - „noga” maszyny kroczącej. Pedipulator może być układem jedno-, dwu- lub trójczłonowym. Maszyna krocząca - urządzenie techniczne przeznaczone do realizacji wybranych funkcji podobnych do funkcji lokomocyjnych zwierząt i owadów posiadających kończyny lub odnoza. Konstrukcja mech. man: Stopnie swobody- minimalna liczba katow obrotu i przesuniec liniowych poszczegolnych ramion wzgledem siebie umozliwiajaca dla zadanego polozenia podstawy robota jednoznaczne okreslenie polozenia ramion man. w przestrzeni. Schemat kin. manipulatora- Przestrzen robocza wlasc- zbior pktow w ktorych moze zostac ustawiony srodek osi obrotu kisci manipulatora. Przestrzen robocza rozsz- kazdy punkt moze zostac uchwycony przez chwytak. Wyroznia sie przestrzen robocza kartezjanska, cylindryczna, sferyczna. Podstawowe zespoly mechaniczne- Korpusy, Pary kinem. obrotowe rozwiazuje sie za pomoca lozysk tocznych. Pary postepowe stanowia zespoly prowadnic. Ruch obrotowy- silniki, ruch postepowy- silowniki. Przekladnie falowe- redukuja predkosci i ewentualnie zmieniaja kierunki obrotu. Sa zlozone z kol zebatych. Przekladnia falowa walcowa sklada sie z 3 czesci: -owalny generator fali osadzony na wale napedzajacym. -PIerscien elastyczny wykonany w postaci kubka o cienkich scianach, z drobnym uzebieniem zewn. Pierscien osadzony na wale napedzanym. Pierscien obejmuje generator fali i przyjmuje jego ksztalt owalny przy czym wspiera sie na wiencu tocznym zlozonym z kulek ktorych bieznie stanowi generator fali. Pierscienia zewn. o ksztalcie kolowym z uzebieniem wewn. Liczba zebow pier. zewn. jest mniejsza od liczby zebow pier. elast. Ten pierscien jest nieruchomy zwiazany z korpusem. Podczas ruchu generatora fali pierścień elastyczny odkształca się wchodząc w zazębienie z kolejnymi miejscami powierzchni pierścienia zewnętrznego - wokół pierścienia wędrują dwie „fale zazębień", stąd nazwa przekładni. Podczas pelnego obrotu pierscien elastyczny przemieszcza sie w stosunku do generatora fali o kat odpowiadajacy tej roznicy. Przelozenie przekladni: i=(Zpe-Zpz)/Zpz Przekładnie falowe pozwalają uzyskać znaczne przełożenia, przy małej masie i objętości, mają małe luzy i są odporne na zużycie. Jednak ich technologia wytwarzania jest trudna i wymagają użycia materiałów materiałów wysokiej jakości. Przekładnia z dwurolkowym generatorem fali nazywa się przekładnią dwufalową, przekładnia z trój rolkowym generatorem fali - przekładnią trójfalową. Do redukcji prędkości wraz z zamianą ruchu obrotowego na postępowy używane są przekładnie śrubowe, a wśród nich przede wszystkim przekładnie śrubowe toczne. NAPEDY ROBOTOW PRZEMYSLOWYCH- Naped hydrauliczny- bardzo krotki czas rozruchu, latwosc uzyskiwania duzych sil przy malych rozmiarach i ciezarach urzadzen, latwosc precyzyjnego sterowania, bdb wlasc. dynamiczne, duza predkosc silownikow, latwo uzyskac ruch jednost, mozna uzyskac male predk, latwa konserwacja. Wady- halas, zanieczyszczenia. Sklad napedu hydr.- silowniki sprzegniete z ramionami, wzmacniacze przelaczniki sterujace strumieniem i kierunkiem cieczy (elementy sterujace), zrodlo przeplywu czyli pompa zebata, srubowa, zrodlo energii czyli silnik elektr, elementy pomocnicze. Silowniki hydrauliczne- zblizone do pneumatycznego, lecz przy tej samej mocy są
one mniejsze oraz lżejsze. Wyróżnia się trzy rodzaje siłowników, a mianowicie:- dwustronnego działania; - różnicowe; - jednostronnego działania. Siłowniki ruchu obrotowego W celu uzyskania ruchu obrotowego o ograniczonym przemieszczeniu kątowym stosuje się dwa rodzaje siłowników hydraulicznych obrotowych: siłowniki hydrauliczne przekształcające ruch postępowo-zwrotny na ruch obrotowy oraz siłowniki hydrauliczne z wirującym tłokiem.