ROBOTYKA- dziedzina wiedzy technicznej zajmująca się budową robotów, ich sterowaniem,   programowaniem i zastosowaniem  przede wszystkim w przemyśle, ale również w medycynie, administracji, transporcie, usługach, budownictwie, rolnictwie, do celów wojskowych i w przestrzeni kosmicznej.

ROBOTYKA PRZEMYSŁOWA – jest ściśle powiązana z powszechnie stosowanymi w nowoczesnym przemyśle elastycznymi systemami wytwarzania (ESW) oraz z systemami komputerowego zintegrowanego wytwarzania (CIM).

ROBOT – zaprogramowane urządzenie mające zdolność manipulowania przedmiotami w wyręczające człowieka we wszystkich strefach jego działalności. Robot operuje materiałami, narzędziami i innymi przedmiotami w celu osiągnięcia określonego efektu; urządznie przeznaczone do realizacji niektórych czynności manipulacyjnych i lokomocyjnych, mające pewien określony poziom inteligencji maszynowej; zastępuje pracę człowieka gdy wymagany jest duży wysiłek fizyczny , bądź gdy człowieka narażony jest na działanie szkodliwych czynników.

MANIPULATOR- robot wyposażony w funkcję zdalnego sterowania ręcznego przez człowieka. Część mechaniczna przeznaczona do realizacji niektórych funkcji kończyn górnych człowieka.

Prawa robotyki

I prawo robotyki nie może ingerować w działanie człowieka oprócz tych działań które szkodzą człowiekowi

II Prawo robotyki musi być posłuszny rozkazom wydawanym przez człowieka oprócz tych które są sprzeczne z I prawem

III Prawo robotyki: robot musi chronić swoją egzystencje oprócz tych przypadków które są sprzeczne z I i II prawem.

IV prawo – robot musi ujawniać swoją nature robota w szczególności nie może udawać człowieka

Robot jest konstrukcją elastyczną, co znaczy , że po zmianie oprogramowania może realizować zupełnie inne zadania.

Oficjalna def :

Robot jest programowalnym wielofunkcyjnym manipulatorem zaprojektowanym do przemieszczania materiałów, części narzędzi lub specjalistycznych urządzeń poprzez różne programowane ruchy w celu realizacji różnorodnych zadań.

Dlaczego firmy inwestują w roboty ?

• redukcja kosztów produkcji – dotyczy różnych kosztów, w tym związanych z zastąpieniem personelu, ale też wynikających z mniejszego zużycia surowców czy minimalizacji liczby wadliwych produktów,

• poprawa jakości i wydajności produkcji,

• możliwość pracy w wymagających aplikacjach – np. zastosowaniach w przemyśle spożywczym, ale też trudnych warunkach środowiskowych,

• poprawa powtarzalności produkcji,

• zwiększenie elastyczności wytwarzania – roboty umożliwiają reorganizację procesów produkcyjnych bez konieczności wymiany sprzętu,

• lepsza przewidywalność i możliwość planowania wydajności produkcyjnej zakładu,

• zastąpienie personelu – np. ze względu na braki kadrowe.

Najważniejsze dla klientów cechy robotów przemysłowych

-długość gwarancji , marka, stopień ochrony, cena, parametry techniczne, inne

Zmiany technologiczne i trendy w robotyce

Robotyka należy do jednej z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin techniki. Same roboty wymagają zresztą zastosowania nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych, gdyż są to urządzenia, które nie tylko wykonywać muszą ruchy o bardzo dużej precyzji i powtarzalności, ale pracują przez wiele lat, często w trudnych warunkach środowiskowych.

Następujące trendy:

• rozwój technologii widzenia maszynowego – prawdopodobnie najważniejszy z trendów w robotyce – zastosowanie systemów wizyjnych umożliwia użycie robotów w zupełnie nowych aplikacjach lub uproszenie tych już istniejących,

• rozpoznawanie nacisku/siły – temat ten wraz z poprzednim omówiono w APA w lutym i marcu tego roku,

• polepszanie parametrów robotów – udźwigu, zasięgu, dokładności i szybkości pracy,

• rozwój układów i technologii bezpieczeństwa związanych z robotami,

• rozwój bezprzewodowych paneli operatorskich do robotów,

• możliwość komunikacji sieciowej i zdalnej diagnostyki (np. przez Internet),

• rozwój robotów sześcioosiowych mogących wykonywać precyzyjne ruchy (np. Genkotsu firmy Fanuc Robotics),

• roboty do pracy w strefach Ex oraz z prowadzeniem wszystkich przewodów podłączeniowych w korpusie (w tym integracja podajnika drutu w korpusie robotów spawalniczych),

• rozwój nowoczesnych aplikacji spawania (np. bezodpryskowego),

• rozwój oprogramowania projektowego i symulacyjnego

Czynniki stymulujące rozwój robotyki można pogrupować według trzech kryteriów:

1. czynniki techniczne

1.1 Rozwój technologii produkcyjnych i konstrukcyjnych, dzięki którym produkcja robotów stała się technicznie możliwa i ekonomicznie opłacalna.

1.2 Zwiększenie zapotrzebowania w przemyśle na manipulowanie przedmiotami, którymi nie można manipulować ręcznie, ze względu na wysoką temperaturę, dużą masę, niewygodne kształty, promieniotwórczość, obecność substancji szkodliwych (pyły, gazy, agresywne ciecze itd.), zbyt wysokie lub niskie ciśnienie, atmosferę pozbawiona tlenu itd.

1.3 Dążenie do zapewnienia wysokiej i powtarzalnej jakości wyrobów wynikającej ze zwiększającej się konkurencji na rynkach zbytu.

2. czynniki ekonomiczne

2.1 Instalowanie kapitałochłonnych maszyn zmusza do maksymalnego ich wykorzystania (praca 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu)

2.2 Zwiększenie kosztów pracy ludzkiej sprawiające, że robot jest operatorem tańszym niż człowiek (przy spełnieniu pewnych warunków)

2.3 Możliwość elastycznej automatyzacji produkcji często zmieniającej się, gdy stosowanie kosztownych wyspecjalizowanych maszyn produkcyjnych jest nieopłacalne

Zastosowanie robotów powoduje wzrost efektywności ekonomicznej i skraca czas uruchomienia produkcji

3. czynniki społeczne

3.1 Problem starzenia się społeczeństwa (szczególnie zauważalny w Japonii) ora malejąca liczba chętnych do wykonywania prac nudnych, monotonnych i powtarzających się, nie dających satysfakcji emocjonalnej.

3.2 Tendencje do zwiększania bezpieczeństwa pracy - zastępowanie ludzi robotami, szczególnie na stanowiskach pracy niebezpiecznych dla zdrowia lub życia człowieka."

Podstawowe elementy robota i ich definicje

Jeżeli cele dwóch robotów kolidują ze sobą, to najpierw powinna być zrealizowana strategia tego robota, którego iloraz inteligencji jest NIŻSZY

? Jednostka mechaniczna (manipulator)

– urządzenie mechaniczne, które porusza i podnosi efektory końcowe i przedmioty procesowane. W skład manipulatora wchodzą: podstawa, ramiona i nadgarstek, które są połączone ze sobą przegubowo lub liniowo. Połączenia te nazywa się osiami robota, które mogą być obrotowe (przeguby) lub liniowe (pryzmatyczne). Osie robota napędzane są silnikami (serwosilnikami). Są to najczęściej silniki elektryczne zaopatrzone w czujniki położenia wału (enkodery).

Cechy mechaniczne robotów

Udźwig użyteczny – określa obciążalność robota. Udźwig obliczany jest na podstawie ciężaru i momentu bezwładności ładunku, którym robot manipuluje.

Przestrzeń robocza – jest objętością, w której dowolnym punkcie może się znaleźć nadgarstek robota. Przestrzeń robocza powinna być dostatecznie duża, aby robot dosięgał punktów niezbędnych w jego zastosowaniu. Jeżeli przestrzeń ta jest zbyt duża, może być ograniczona za pomocą ograniczników sprzętowych (hardware’ owych) i programowych (software’ owych). Poprzez dodanie efektora końcowego robot ma możliwość poruszania się po całej przestrzeni roboczej, a nawet może tą przestrzeń zwiększyć. Kierunek i przestrzeń rozszerzenia zależą od konfiguracji efektora.

Liczba osi – aby robot spełniał założone zadania, musi mieć wystarczającą liczbę osi w celu ustawienia efektora końcowego we wszystkich wymaganych pozycjach. Liczba niezbędnych osi wynika z pożądanej orientacji efektora, konfiguracji robota, oraz tego, w jaki sposób robot odkształca się w zależności od obciążenia i położenia. Na liczbę wymaganych osi robota wpływa mechaniczna konfiguracja robota. W związku z tym iż roboty nie są doskonale sztywne, przy dużych obciążeniach pochylają się wskutek odkształcenia się szkieletu manipulatora. Aby skompensować odkształcenia lub wychylenia całego robota w przeciwnym do odkształcenia kierunku roboty zaopatrza się w dodatkowe osie.

Prędkość i czas cyklu – prędkość robota jest maksymalną prędkością kątową lub liniową jego osi. Prędkość robota jest sterowana z pulpitu sterującego, bądź programem poprzez sterownik.

Czas cyklu jest to całkowity czas potrzebny robotowi do wykonania danego zadania. Czas cyklu zależy przede wszystkim od czasu przyspieszenia robota, prędkości maksymalnej oraz czasów opóźnienia układów logicznych mechanizmów wykonawczych i sterownika.

Sterowanie ruchem – jest kombinacją sterowania ścieżką (jak dokładnie robot kopiuje daną ścieżkę) i sterowania prędkością (jak dalece prędkość robota jest sterowana).

Dobre sterowanie ścieżką jest szczególnie ważne dla robotów wykonujących uszczelnianie, malowanie czy spawanie.

Sterowanie prędkością jest bardzo trudne wówczas gdy robot musi położyć uszczelniacz dookoła rogu elementu uszczelnianego; robot musi wtedy wykonać obrót dookoła rogu, bez zmiany kierunku ścieżki, musi utrzymywać stałą prędkość i mierzyć dokładnie ilość uszczelniacza, aby jego spływanie było jednolite.

16.05.2012 r

! Powtarzalność – jest miarą dokładności powracania robota do nauczonego punktu. Dobra powtarzalność oznacza, że robot każdorazowo wraca do tego samego punktu. Jest to bardzo ważna cecha robota, szczególnie w sytuacjach, w których przewidywano małe tolerancje.

Robot może mieć doskonałą powtarzalność, ale złą dokładność.

! Dokładność – jest miarą błędu (bliskości) osiągnięcia przez robota określonego punktu w przestrzeni roboczej.

Dokładność nie dotyczy ruchu do punktu, którego robot wcześniej się nauczył, tym zajmuje się powtarzalność.

! Niezawodność – jest jedną z najważniejszych cech robota. Od jego niezawodności zależy niekiedy wstrzymanie pracy całego zakładu. W przypadku awarii takie cechy jak duża prędkość, mały koszt zakupu, dokładność, udźwig stają się mniej ważne.

Przestrzeń robocza i kolizyjna

Przestrzeń robocza robota – przestrzeń , w której może znaleźć się określony punkt przyłącza robota podczas jego pracy w normalnych warunkach użytkowania.

Przestrzeń ruchu robota – przestrzeń, w której mogą znajdować się ruchome elementy robota podczas pracy w normalnych warunkach użytkowania .

Przestrzeń kolizyjna – p. w której mogą się znajdować elementy konstrukcyjne robota podczas jego pracy.

Układy wyrównania(równoważenia?) ramion robota

Ramię robota musi być wystarczająco sztywne, aby zapewnić precyzję pozycjonowania. Masa ramienia robota przemysłowego jest przeważnie znacznie większa od nośności robota.

Układy napędowe (silniki, przekładnie) są obciążone znacznymi siłami i momentami grawitacyjnymi, pochodzącymi przede wszystkim od masy ramienia, chwytaka i masy przedmiotu znajdującego się w chwytaku oraz siłami dynamicznymi powstającymi podczas rozpędzania i zatrzymywania.

W celu odciążenia napędów robota od sił i momentów grawitacji stosuje się układy równoważenia statycznego . Elementami równoważenia statycznego są przeciwciężary, sprężyny i siłowniki pneumatyczne.

(…)

Systemy manipulatorów

Manipulatory ze względu na ich przeznaczenie dzielimy na dwie grupy:

-        manipulatory medyczne i rehabilitacyjne, służące do zastępowania utraconych kończyn górnych człowieka lub ich części oraz do wspomagania lub treningu częściowo utraconych funkcji tych kończyn

-         manipulatory techniczne przeznaczone do realizacji zadań technicznych i ze względu na pochodzenie energii mechanicznej potrzebnej do działania manipulatory techniczne dzielimy na :

• manipulatory techniczne ręczne

• maszyny manipulacyjne

Wśród manipulatorów technicznych sterowanych ręcznie wyróżnia się dwie podstawowe grupy:

• manipulatory ręczne

• niektóre maszyny manipulacyjne (….

Manipulatory przemysłowe sterowane ręcznie:

Serwomanipulator – manipulator sterowany ręcznie bezpośrednio przez operatora. W serwomanipulatorze wykorzystuje się układy odtwarzające lub wspomagające ruchy manipulatora.

Telemanipulator – manipulator przemysłowy sterowany ręcznie za pośrednictwem sygnałów przekazywanych przewodowo lub bezprzewodowo.

Podział robotów ze względu na strukturę kinematyczną

Roboty przemysłowe to urządzenia do automatycznej manipulacji z możliwością wykonania ruchów względem kilku osi. Zaopatrzone są one w narzędzia lub chwytaki i skonstruowane do zastosowań w przemyśle. Najczęstszego podziału robotów dokonuje się ze względu na ich strukturę kinematyczną. W przypadku najpopularniejszych na rynku robotów stacjonarnych z szeregową strukturą kinematyczną wyróżnić można roboty:

• kartezjańskie – układ współrzędnych jest prostokątny, a przestrzeń ruchu prostopadłościenna; tego typu roboty wykorzystuje się przede wszystkim do transportu elementów oraz montażu,

• cylindryczne – charakteryzują się one cylindryczną przestrzenią ruchu – nazywane są także robotami suwnicowymi,

• SCARA (Selectively Compliant Assembly Robot Arm) – w tym przypadku występują trzy osie, przy czym dwie o ruchu obrotowym, jedna postępowym; tego typu roboty pozwalają na montaż elementów i powtarzalne przenoszenie detali oraz sortowanie,

• sferyczne – mają one jeden liniowy i dwa obrotowe zespoły ruchu,

• przegubowe (antropomorficzne) – najpopularniejsza wersja robotów przemysłowych, gdzie wszystkie 3 osie są obrotowe; wykorzystywane one mogą być w szeregu operacji – przenoszeniu, paletyzacji, montażu, spawaniu, lakierowaniu i innych.

Konfiguracje robotów

1. Roboty z ramionami wychylanymi w płaszczyźnie poziomej (SCARA)

Roboty tej klasy mają największą szybkość i najlepszą powtarzalność ze wszystkich postaci konstrukcyjnych robotów. Są używane do precyzyjnego, b. szybkiego , lekkiego montażu.

Przykładami zastosowania robotów klasy SCARA są:

• wkładanie elementów w płytki obwodów drukowanych

• montowanie małych urządzeń elektromechanicznych

• montowanie napędów dyskietek komputerowych

2. Robot z ramionami wychylanymi w płaszczyźnie pionowej.

Roboty tego typu charakteryzują się przestrzenią roboczą o dużej wysokości, oraz posiadają bardzo dobrą przegubowość nadgarstka. Robot o konstrukcji przegubowej zapewnia dużą przestrzeń roboczą w stosunku do rozmiaru jednostki mechanicznej (manipulatora). Przegubowość sześciu osi umożliwia orientację

przegubu praktycznie w każdej pozycji. Pomimo iż powtarzalność i dokładność robota są dobre to jednak nie zawsze są wystarczające do niektórych zastosowań montażu precyzyjnego. Wadą robotów tego typu są straty osiągów na brzegach przestrzeni roboczej i mała sztywność szkieletu. Udźwig, dokładność i powtarzalność pogarszają się na wewnętrznych i zewnętrznych brzegach przestrzeni roboczej.

Typowe zastosowania tego typu robotów to:

spawanie gratowanie malowanie uszczelnianie manipulowanie materiałem

3. Robot z cylindryczną przestrzenią roboczą.

Robot o takiej konfiguracji ma dużą przestrzeń roboczą.

Skok pionowy jest zazwyczaj tak samo długi jak promieniowy.

Mniejsze roboty SA używane do precyzyjnych małych zadań montażowych, duże do operowania materiałami oraz za- i rozładowywaniem przedmiotów na maszyny i z maszyn

Wadą robota tego typu jest wystawanie obudowy osi promieniowej z tyłu robota.

Prędkość robota – średnia. Wynika z postaci konstrukcyjnej. Duży moment bezwładności osi 1 nie pozwala na większe bezwładności robota.

Sterowanie ścieżką, powtarzalność i dokładność różnią się w poszczególnych robotach.

4. Robot z kulistą przestrzenią roboczą.

Robot taki obraca się dokoła środkowego punktu obrotu i dokoła osi pionowej. Oś promieniowa porusza się tam i z powrotem , po linii przechodzącej przez środek robota. Do orientacji chwytaka służy jedno – lub dwuosiowy nadgarstek.

Robot ma duża pionową przestrzeń roboczą przy stosunkowo małej jednostce mechanicznej. Wynika to z obracania się ramienia w górę i w dół na całym skoku pionowym.

Skok pionowy może być dwa razy dłuższy niż zasięg poziomy.

Ruchy liniowe nie są zbyt płynne, ponieważ zwykle wymagają koordynacji wielu osi. W efekcie mniejsza jest prędkość i dokładnośc tych robotów.

5. Roboty bramowe

Robot bramowy wygląda jak suwnica z zamontowanym nadgarstkiem robota. Robot ma bardzo dużą przestrzeń roboczą, a zawieszony u góry, nie wymaga przestrzeni podłogowej.

W przypadku operowania b. dużymi częściami lub przemieszczania materiału na duże odległości - kilka robotów bramowych można zawiesić na tej samej ramie (bramie)

Typowym zastosowaniem robota bramowego jest przemieszczanie materiału między maszynami na duże odległości lub znajdowanie materiału w zautomatyzowanym składzie towarów.

6. Roboty mobilne.

Roboty mobilne - najbardziej zaawansowane, mają własny napęd i mogą się poruszać do różnych miejsc dzięki energii z własnych akumulatorów. Robot taki zamontowany jest na wózku ze sterowanymi silnikami wykonawczymi.

Energia robota pochodzi z akumulatora lub z gniazda, do którego robot podłącza się zawsze gdy staje przy stanowisku roboczym. Roboty mobilne wyznaczają swój kurs przez śledzenie ścieżki przewodowej w podłodze lub za pomocą systemu radarowego. Nawigacja za pomocą ścieżki przewodowej jest metodą używaną coraz częściej przez pojazdy kierowane automatycznie. Pojazdy te wyposażone są w czujniki, które wykrywają przewód w podłodze i korekcje sygnału gdy pojazd odbiega od kursu. Przy nawigacji radarowej (bardziej zaawansowanej) przewody w podłodze nie są potrzebne. Ścieżki robota mobilnego można zmieniać przez napisanie nowego programu komputerowego.

23.05.2012 r

Napędy robota – serwosilnik

Osie robota napędzane są silnikami (serwosilnikami) z reduktorami zebatymi czujnikami położenia wału (enkodery).

Na postawie pozycji kątowej i liczby obrotów silnika sternik oblicza pozycję , prędkość i przyspieszenie robota.

Charakterystyka przekładni: - dokładność przenoszenia ruchów - niewystępowanie luzów - małe momenty wirujących mas - duża sztywność skrętna

Systemy robotyczne

S.r – robot i wyposażenie. Wyposażenie to dostarcza i odbiera materiał do i od robota. W ten sposób ogranicza się okres jałowej pracy robota i pracę ręczą, niezbędną do za- i rozładowywania części dla robota.

Konfiguracja systemu robotycznego - wzajemne ustawienia robota i elementów wyposażenia dodatkowego (podajniki pojemnikowe, tace indeksujące, podajniki magnetyczne, stoły indeksujące oraz przenośniki):

• autonomiczna, z robotem autonomicznym (pracującym samodzielnie)

• z robotem włączonym w linię montażową ( budowa produktu za pomocą niezmiennej sekwencji kroków od początku do końca)

• komórka robocza, niezależna od cyklu – do procesowania jednego lub więcej produktów, które podlegają różnym sekwencjom procedur.

Pojęcia systemów robo tycznych

Komórka robocza (stacja robocza) – jedna lub więcej części wyposażenia, które są wzajemnie zależne w celu wykonania zadania, KR zwykle zawiera jeden robot i urządzenia towarzyszące.

System asynchroniczny – całe wyposażenie może rozpoczynać pracę niezależnie. Każdy cykl może się rozpoczynać i Kończyc w dowolnej chwili.

System synchroniczny – wyposaż. musi rozpoczynać się i kończyć pracę w tej samej chwili.

Kolejka – materiał czekający na zajęcie się nim (procesowanie) przez robot lub wyposażenie produkcyjne.

Przedmiot procesowany – przedmiot poddawany jakiemuś procesowi. Część lub zespół, którym robot manipuluje lub który montuje.

Bezpieczeństwo pracy w systemie roboczym

OGRODZENIE OCHRONNE – fizyczna bariera która całkowicie okrąża robot. Bariera (płot) musi zaczynać się na poziomie podłogi i wznosić do wysokości co najmniej 1,2 m. Wejście do powierzchni roboczej robota następuje przez drzwi ochronne, bramę. Drzwi mają przełącznik graniczny – wysyła sygnał do sterownika robota lub komórki roboczej, aby zatrzymać komórkę.

MATY PODŁOGOWE (bezpieczeństwa) – są zbudowane z dwóch płyt metalowych. Gdy jest wywierany nacisk na matę, płyty metalowe stykają się i zamykają obwód elektryczny – do sterownika robota lub komórki jest wysyłany sygnał zatrzymania robota. Służą do zabezpieczania dużych powierzchni wokół stref niebezpiecznych.

KURTYNY ŚWIETLNE – kolumny z diodami i odbiornikami fotoelektrycznymi. Diody pulsują w założonej sekwencji. Jeżeli do fotoodbiornika dociera inna sekwencja pulsowania, to kutyna świetlna sygnalizuje robotowi, aby się zatrzymał.

Przy pomocy kurtyny świetlnej, tworzone jest „świetlne ogrodzenie” wokół strefy niebezpiecznej dla zabezpieczenia chronionego obszaru. Kurtyny pozwalają na swobodny dostęp do obszaru chronionego, lecz w chwili przerwania promienia robot musi być zatrzymany. Instaluje się je z tzw. dystansem bezpieczeństwa – S (minimalna odległość pomiędzy polem świetlnym kutyny a strefą niebezpieczną)

S = (K*T) + C

K- prędkość zblizania się do ciała operatora

T- czas potrzebny do zatrzymania niebezpiecznego ruchu

C – dystans uzupełniający uwzględniający ingerencję w kierunku strefy niebezpiecznej bez przerwania promieni kurtyny.

SKANERY LASEROWE- w przeciwieństwie do kurtyn są wykorzystywane do wykrywania obecności operatora w obszarze chronionym. Skanery najczęściej SA montowane na wysokości 300 mm. Wykorzystują w działaniu pulsującą wiązkę podczerwoną emitowaną przez fotodiodę. Wiązka przechodzi przez układ optyczny i pada na zwierciadło obrotowe, odbija się od niego tworząc strefę chronioną.

BARIERY STAŁE (pręty, siatki)

ORIENTACJE I POZYCJONOWANIE

Robot przemysłowy o 6 stopniach swobody

Operator podczas wykonywania ruchów robotem w trybie manualnym ma dwie opcje do wyboru :

- Poruszanie w układzie maszynowym – ruch w przegubach ( w tym trybie możliwe jest poruszanie osobno każdym przegubem robota w dowolnym kierunku)

Opis pozycji i orientacji robota

Pozycja Pw końca ramienia może być określona dwoma sposobami:

1. za pomocą kątów (konfiguracyjnych) θ _1, θ ₂ oznaczających przemieszczenia względne poszczególnych przegubów

Reprezentacja przestrzeni przegubu – zabis w układzie biegunowym.

Pw= f(θ_1, θ ₂)

1. Za pomocą współrzędnych w przestrzeni kartezjańskiej.

Pw=(x,y)

Aby używać obu tych systemów opisów, trzeba umieć dokonać transformacji z jednego układu do drugiego.

Transformacja prosta – przechodzenie z układu biegunowego do kartezjańskiego

Transformacja odwrotna – z kartez. do biegunowego

30.05.2012 r

Główne typy ruchów robota:

- Ruch PTP (point to point)

- Ruch kołowy

- Ruch liniowy

Przybliżenie ruchu – polega na tym, ze robot nie osiąga dokładnie zadanych współrzędnych punktów pośrednich lecz realizowana trajektoria jest zaokrąglona, gładka i szybka. Redukuje to czas cyklu.

Struktura chwytaka

Podstawowe zespoły chwytaka:

- układ napędowy

- przenoszenia napędu

- wykonawczy

- system sensorowy (czujników)

Rys. Struktura blokowa chwytaka

W chwytakach najczęściej jest stosowany pneumatyczny układ napędowy, rzadziej hydrauliczny, magnetyczny i elektryczny. Napęd adhezyjny jest wykorzystywany sporadycznie.

Przeniesienie napędu może być realizowane w różnorodny sposób. Rozwiązanie konstrukcyjne układu przeniesienia napędu decyduje o rodzaju ruchu, zakresie przemieszczeń końcówek chwytaka oraz o sile uchwytu.

Układy przeniesienia napędu możemy podzielić na:

Napęd :

a)      dźwigniowy

b)     klinowy

 

c)     jarzmowy

 

d)     zębaty

 

e)     cięgnowy (łańcuchowy)

 

Chwytaki manipulatorów i robotów

Fch- siła przylegania chwytaka

Budowa chwytaka podciśnieniowego

Chwytaki elektromagnetyczne

W chwytaku z magnesem trwałym obiekt trzymany jest dzięki działaniu sił pola magnetycznego, a jego uwolnienie dokonywane jest mechanicznie np. za pomocą dodatkowego siłownika. W chwytakach z elektromagnesem obiekt trzymany jest w czasie przepływu prądu przez uzwojenie.

Przy wyborze konstrukcji chwytaka należy uwzględnić:

- sposób uchwycenia

- typ chwytaka ze względu na zasadę działania

- parametry konstrukcyjne

- przystosowanie końcówek chwytnych do kształtu powierzchni obiektu

SENSORYKA

W czujnikach analogowych następuje odwzorowanie wielkości wejściowej na wielkość wyjściową w sposób ciągły. Charakterystyki rzeczywiste tych czujników SA obarczone zawsze pewna histerezą, stąd też charakterystyka czujnika ma postać pętli powodującej niejednoznaczność wielkości wyjściowej, gdy swoją wartość osiąga przy zwiększaniu, a następnie zmniejszaniu wielkości wejściowej.

Taki błąd nazywamy błędem histerezy. Z reguły występowanie niewielkiej petli histerezy pomija się i charakterystyke czyjnika traktuje się jako liniową. Histereza w czujnikach analogowych jest zjawiskiem niepożądanym , jednak całkowicie nie da się jej wyeliminować, gdyż wynika z praw fizyki.

W czujnikach cyfrowych charakterystyka statyczna ma postać linii schodkowej. Zakres zmian wartości wejściowych jest podzielony na skończoną liczbę poziomów. Każdemu poziomowi sygnału wejściowego jest przyporządkowany określony kod zero-jedynkowy.

Gdy sygnał wejściowy ulega szybkim zmianom, pojawia się błąd wynikający inercji (bezwładności) czujnika. Czujnik „nie nadąża” za zmianami sygnału wejściowego. Wówczas jego wskazania są obarczone błędem dynamicznym.

Ważnym parametrem jest rozdzielczość czujników, czyli najmniejsza możliwa do pomiary zmiana wartości sygnału wejściowego. Ma ona wymiar jednostki wielkości wejściowej.

Czujniki dostarczające inf o przemieszczaniu i położeniu można podzielić na czujniki przemieszczenia liniowego i kątowego.

Do pomiarów położenia i przemieszczenia stosuje się również czujniki indukcyjne: solenoidalne, wiroprądowe, transformatorowe.

Laserowe i ultradźwiękowe czujniki przemieszczania są używane w pomiarach bezdotykowych do określenia położenia i przemieszczenia przedmiotów, części maszyn lub całych urządzeń.

Metoda ultradźwiękowa – bezdotykowa metoda pomiary odległości. Wykorzystuje impuls fal i echo.

Indukcyjny czujnik obecności (zbliżeniowy) – wykorzystuje zjawisko powstawania prądów wirowych w materiale przewodzącym podczas jego zbliżenia do cewki, przez którą płynie prąd przemienny.

Czujniki fotooptyczne — są zbudowane jako odbiciowe lub przesyłowe. Składają się z nadajnik i odbiornika. Nadajnik wysyła pulsujące ze stałą częstotliwością światło podczerwone.

Systemy wizyjne- wykorzystuje się m.in. do rozpoznawania typu obrabianego detalu, identyfikacji jego położenia(w celu ustawienia chwytaka) oraz śledzenia trajektorii narzędzia robota.

Współczynnik widzenia < 50% pole widzenia

Wsp. Widz =( V _przen [m/min] * t _scan [ms]) /L_pw [cm]