Potentatem w skali swiatowej w produkcji robotow jest Japonia w 1994 61% swiat.poplu.robotow

Wielka szostka (Japonia USA Niemcy Włochy Francja Wielk Brytania) posiad. u siebie 86% swiatowej populacji

· prym w ilosci robotow nowoczesnych na 10000 zatrudnionych wiedzie Japonia(278)kolejne Szwecja(83)

- Największe zastosow. robotów występuje: w montażu, spawaniu, zgrzewaniu, obsłudze maszyn technologicz. i manipulacji materiałowej (wzrost montaz)

Japonia(montaż 40.6% ,spawanie i zgrzew. 20,6) Niemcy(mont.16,9 spawanie i zgrzew.30,1)

Roczne dostawy robot.

-Japonia 1994-67000 -USA 1994-11100

-Niemcy 1994-8600

Czynniki wplyw.na rozwoj robotyzacji

a) społeczne-brak chetnych do wykonyw prac nudnych, zwieksz. bezpieczenstwa pracy, niedobor sily roboczej

b)ekonomiczne- koniecznosc szybkiego reagow.na nowe potrzeby (nowe wyroby, popyt) tanszy od czlowieka, produkow szerogie asortymentu wyrobow, wykorzystyw 24H

c) techniczne- postep w konstrukcji elementow automatyzacji oraz rozwoj techniki mikrokomputerowej

KLASYFIKACJA ROBOTOW

1) roboty pierwszej generacji- wyposaz w pamiec (w ktorej jest wprowadz program ) sa zdolne do samodzielnego wykonyw. zaprogramowanych czynosci .Sterowanie odbywa się w ukladzie otwartym bez sprzezenia zwrotnego, sa wyposaz w czujniki do sledzenia stanow wewnetrznych robota

2) roboty II generacji – posiadaja zbiór czujników, informacje, od których pozwalają im korygować swoje ruchy .Są zdolne rozpoznac zadany obiekt ze swojego otoczenia bez względu na ksztalt i polozenie. Posiadaja system adaptacji (dostosow. zachow. robota do aktualnego stanu otoczenia) i planer trajektorii (okreslanie wspolrzednych posrednich planowanej trajektorii)

3) Roboty III generacji – mozliwosc uczenia się na podstawie własnych doswiadzczen , mozliwosc aktualizacji prgramu pracy w zmieniajacych się dynamicznie warunakach otoczenia.

NAPĘDY ROBOTOW PRZEMYSŁOWYCH

NAPEDY PNEUMATYCZNE:

Zalety:

• duża niezawodność i trwałość przy prostej obsłudze.

• możliwość pracy w trudnych warunkach produkcyjnych,

• mały koszt napędu i całego robota,

• odporność na wibracje i przeciążenia,

wady:

• duży koszt czynnika roboczego,

• ściśliwość powietrza powodująca niestałość prędkości członu wyjściowego napędu

przy zmianach obciążeń,

• konieczność wyhamowania członu wyjściowego napędu w końcowej fazie jego

ruchu,

• ograniczona liczba punktów pozycjonowania w napędach ze sterowaniem

cyklicznym,

• głośna praca napędu.

NAPEDY HYDRAULICZNE

Zalety:

• dzięki małej ściśliwości czynnika roboczego ma dużą sztywność,

• uzyskiwanie małych prędkości ruchu elementów wykonawcz

• zapewnia spokojne i płynne ruchy,

• mało wrażliwy na zmiany obciążenia, pozwala na duże przeciążenie,

• dużą trwałość, jego elementy są smarowane przez czynnik roboczy

• dużą sztywnością zespołów napędowych, (wykorzyst. jako konstrukcji nośnych manipulatorów,

• krótki czas rozruchu.

Wady:

• wrażliwość na zanieczyszczenia czynnika roboczego,

• możliwość występowania wycieków,

• duży koszt czynnika roboczego,

• zmiany gęstości i lepkości czynnika roboczego pod wpływem temperatury,

• mniejsza sprawność - większy koszt energii niż w przypadku ukła

elektrycznych,

• głośna praca, szczególnie przy dużych prędkościach obrotowych i ciśnieniach,

• ograniczona trwałość cieczy roboczej, co powoduje konieczność wymiany i

objętości,

• zakres temperatur cieczy roboczej jest ograniczony do 150 °C

NAPEDY ELEKTRYCZNE:

Zalety:

• niezmienność parametrów pracy,

• mały koszt uzyskiwanej energii,

• zwarta konstrukcja silników i małe wymiary urządzeń sterujących,

• niezależność charakterystyk podstawowych od temperatury,

• niski poziom hałasu,

• natychmiastowe rozpoczęcie pracy,

• brak zanieczyszczenia otoczenia,

• wysoka dokładność przemieszczenia,

• eksploatacja bez nadzoru i obsługi przy niewielkiej liczbie zabiegów

konserwacyjnych.

UKLADY SENSORYCZNE

Sygnaly z sensorów można podzielić:

·sygn. nadzoru przebiegu pracy i przestrzeni roboczej

·dane do statycznej korekty programu

·dane do dynamicznej korekty programu

Czujniki stosowane w robotyce można podzielic na

·czujniki dostarczajace inform. o stanie wewnetrznym robota

·czujniki dostarcz. inform. o stanie srodowiska

CZUJNIKI OKRESLAJACE STAN ROBOTA

Do parametrów stanu zaliczamy: polozenie, predkosc, siły działające w roznych punktach ramienia.

Do grup sensorów wewn. stosow. w budow. robotow zaliczamy: przetworniki analogowe: -potencjometryczne –indukcyjne – fotooptyczne - magnetyczne . Pozwalaja one na pomiar wielkości przemieszczenia oraz predkosci

CZUJNKI OKRESL. STAN OTOCZENIA ROBOTA;

1)czujniki zblizenia- okresl.odleglosc pomiedzy miejscem zamocow a np. przeszkoda >inne typy czujnikow zblizenia – czujniki indukcyjne,ultradzwiekowe,optyczne (do optycz.czujnki laserowe i fotometryczne)

2)Laserowe trójwymiarowe czujniki odległości >charakteryz. się duza rozdzielczością, dokladnoscią i powtarzalnością

3) czujniki taktylne (dotykowe)

sensory taktylne można podzielić na pojedyncze oraz grupowe

Pojedyncze komórki matrycy sensora taktylnego noszą nazwe takteli.

Ze wzgl. Na sposób ułożenia i odczytu takteli sensory taktylne możemy sklasyfikować jako:

• punktowe

•liniowe • powierzchniowe

Rozróżniamy sensory taktylne

• ze zmienna rezystownoscia odksztal.materialu

•magnetyczne •elektromechaniczne •optoelektroniczne

Sensor czuciowy ciągłego działania zaprojektowany przez Hillisa składa się z monolitycznej siatki zawierającej 256 elementow czuciowych. Każdy element daje analogowe wskazanie siły mierzonej przez każdy sensor w skali od 1 do 100 gram

UKŁADY WIZYJNE

Czujnik wizji- czujnik służący do zbierania informacji z otoczenia robota

metodami optycznymi.

Zadania systemów wizyjnych : identyfikacja obiektów, lokalizacja obiektów i ich orientacja, proste określenie własności obiektów, zapamiętanie właściwości obiektów, nawigacja i sterowanie robotem.

Jako czujniki wizji w robotyce stosowane są najczęściej półprzewodnikowe

przetworniki obrazu (CCD lub CJD) oraz skanery laserowe. Podział systemów wizyjnych:

• systemy wizyjne niskiego poziomu(nie bazuje na dodatk. Wiedzy) • systemy wizyjne wysokiego poziomu.(posiad.dodatk.wiedze)

System wizyjny może podawać następ. informacje:

•pozycję i orientację obiektu

•rozmiary obiektu

•liczbę otworów wykrytych w obiekcie

•czas zużyty na analizę obrazu

•weryfikację położenia chwytaka oraz ocenę swobody jego działania

Układ analizy obrazu obejmuje trzy, bardziej lub mniej złożone operacje:

•przetwarzanie wstępne obrazu obejmuje filtrację obrazu, binaryzację obrazu, wydzielenie zmian jaskrawości, normalizację współrzędnych

•wydzielenie cech obiektów

•identyfikacje obiektów

STEROWANIE I PLANOWANIE ZADAŃ ROBOTÓW

Rozpatrując sterowanie manipulatorem jako zadanie planowania trajektorii ruchu można wyróżnić trzy przypadki:

l. Sterowanie. ruchem poszczególnych członów manipulatora:

• serwomechanizmy,

• metoda kompensacji momentów, » sterowanie czasowo - optymalne,

• sterowanie ze zmienną strukturą,

• niezależne sterowanie nieliniowe ze sprzężeniem zwrotnym. 2. Programowe sterowanie, ruchem w przestrzeni kartezjańskiej:

• sterowanie względem prędkości, » sterowanie przyspieszeniem,

•sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym siłowym. 3 Sterowanie adaptacyjne;

• sterowanie adaptacyjne z modelem odniesienia,

• samonastrajające sterowanie adaptacyjne,

• adaptacyjne sterowanie względem zakłóceń z kompensacją prostą,

• adptacyjne sterowanie ruchem zaprogramowanym.

Kierunkiem zmian w dziedzinie układów sterowania robotów jest dążenie do uproszczenia ich obsługi (use friendly)

PROGRAMOWANIE ROBOTÓW PRZEMYSŁOWYCH

Sposoby programowania robotów:

a) pośrednie:

• wprowadzanie danych na ekran

• języki bezpośredniego programowania

• języki pośredniego programowania

• programowanie ze pomocą grafiki

b) bezpośrednie:

• odwzorowanie i zapamiętanie położeń robota (teach in)

• ręczne prowadzenie przy wyłączonych napędach (playback, teach in)

• ręczne prowadzenie ramienia pomocniczego(playback, teach in)

Programowanie poprzez uczenie jest typową metodą programowania aplikacyjnego. Program jest wytwarzany podczas fazy uczenia, w czasie rzeczywistym.

Np przy programowaniu robota IRb-6 lub IRb-60 są dostępne następujące instrukcje: pozycjonowanie DOKŁADNIE, pozycjonowanie ZGRUBNIE, pozycjonowanie LINIOWO, CHWYTAK, WYJ.ZAŁ, WYJ.WYŁ, CZEKANIE, KONIEC, CZEK. WAR., SKOK PROGR., SKOK WAR., SKOK, POWT, KONIEC POWT., WZÓR, MODYF. Programowanie robota odbywa się za pomocą przenośnego panelu programowania. Przyciski panelu programowania umożliwiają kasowanie, poprawianie i dodawanie nowych instrukcji do programu.

Programowanie on line z pomocą sensora – programowanie automatyczne prowadzone przez sensor, powodujące redukcję liczby danych

Programowanie off line robotów -

Program. Metodą uczenia powoduje zatrzymanie pracy zrobotyzowanego stanowiska, gniazda czy linii produkcyjnej na określony okres czasu.

JĘZYKI PROGRAMOWANIA ROBOTÓW:

Języki bezpośred. programowania możemy podzielić na 3 kategorie:

1) Wyspecjalizowane języki manipulacyjne(VAK VAL VAL II)

2) Biblioteka podprogramów robota dla istniejącego języka komputerowego(AR-BASIC, BASIC,JARS)

3)Biblioteka podprogramów robota dla nowego języka ogólnego przeznaczenia(ALM KAREL)

CHWYTAKI ROBOTÓW PRZEMYSŁOWYCH:

W procesie manipulacji chwytaki realizują trzy elementarne zadania • pobranie obiektu manipulacji w położeniu początkowym,

• trzymanie obiektu w trakcie trwania czynności manipulacyjnych,

• odłożenie obiektu manipulacji w miejscu docelowym. Prawidłowe uchwycenie obiektu manipulacji zależne jest od • sposobu unieruchomienia obiektu w chwytaku,

• parametrów obiektu manipulacji,

• wzajemnego początkowego ustawienia chwytaka i obiektu,

• warunków dynamicznych manipulacji.

Do ogólnej systematyzacji chwytaków manipulatorów przy­jęto następujące kryteria podziału:

• pod względem budowy: układ napędowy, układ przeniesienia napędu i układ wyko­nawczy,

• pod względem parametrów użytkowych: siła chwytu, wymiary obiektu manipulacji i czas uchwycenia,

• pod względem dodatkowego wyposażenia: urządzenia sensoryczne, mechanizmy pomocnicze i urządzenia technologiczne,

• pod względem sposobu uchwycenia: siłowy i kształtowy. Układ napędowy chwytaka może być: pneumatyczny, hydrauliczny, elektryczny, ma­gnetyczny lub adhezyjny.

Układ wykonawczy chwytaka może być wyposażony w sztywne, elastyczne lub sprę­żyste końcówki. Podstawowymi zespołami funkcjonalnymi chwytaka są: układ napę­dowy, układ przeniesienia napędu, układ wykonawczy i sensory.

Ze względu na sposób oddziaływania na powierzchnię przedmiotu wyróżnia się chwytaki :

• do chwytania za powierzch. zewnęt.przedmiotu

•do chwytania za powierzch.wewnęt. przedmiotu

•do chwytania za powierzch. zewnet. lub wewnetrz.

• chwytaki pdciśnieniowe

• chwytaki magnetyczne

Podstawowymi parametr. technicznymi chwytaków ze sztywnymi końcówkami są: nominalny udżwig, siła uchwycenia, maks. i min rozmiary chwytanego obiektu, rodz.ruchu końcówek chwytnych, cis. Płynu roboczego

Budowa zmieniacza chwytaków:

1.korpus zmieniacza 2.3 siłowniki pneumatyczne

4 adapter 5,6 tłoczki

7,8 odprowadz. powietrza zasilającego chwytak

ROBOTYZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH

Typowe aplikacje robotów dotyczą

• prac manipulacyjnych zwiaz. z obsluga maszyn (maszyny odlewnicze,prasy ,tokarki,frezarki sterow.numerycznie)

• malowania

• spawania(spawanie zgrzwanie)

• obróbki

•montażu

Analiza stanowiska robotyzowanego obejmuje:

1) ustalenie wymagań dla robota przemyslowego

2) ustalenie wymagań dotycz. własności urządzeń produkcyjnych współp. z robotem

3) ustalenie wymagań dla przedmiotu manipulacji i dla procesu technologoi.

4) określenie warunków eksploatacji robota

Tryb pracy szeregowej(wielostopniowej) – element jest poddawany obróbce powierzchni w jednym zamocowaniu, a następnie druga tokarka kontynuuje obróbkę w drugim zamocowaniu. Ten tryb pracy umożliwia produkcję przedmiotów o bardziej złożonej technologii, ponieważ daje większą możliwość specjalizacji w doborze oprzyrządowania obrabiarek;

Tryb pracy równoległej – cała obróbka elementu jest prowadzona niezależnie na każdej tokarce