Elektrotehnički fakultet u BeograduSmer: Signali i sistemi

Seminarski rad iz predmeta Robotika i automatizacija

Tema:Industrijski roboti I njihova primena

Profesor: Veljko PotkonjakStudent: Nikola Milošević 0069/2004

1

Beograd, septembar 2008. godine

Kratak uvod u pojam robota

Pod pojmom robot podrazumevamo elektro-mehaničku jedinicu koja je u stanju da autonomno, po nekom programu, ili pod kontrolom čoveka izvodi oređene zadatke. Da bismo odvojili ovako definisanu elektro-mehaničku jedinicu od obične mašine moramo ovu početnu definiciju dopuniti sa par osobina, a to su: sposobnost kretanja po okolini u kojoj obavlja svoju funkciju, operativnost mehaničkom rukom, sposobnost opažanja sredine u kojoj se nalazi i manipulacija u toj sredini, inteligentno ponašanje u uglavnom u smislu oponašanja zivotinja i ljudi. Potreba za ovakvim mašinama se ispoljila izuzetno rano u ljudskoj istoriji u smilu potrebe za vestačkim pomocnicma u raznim opasnim i zahtevnim situacijama. U potpunosti autonomne mašine su se pojavile tek sredinom 20og veka. Zahtev za obavljanjem raznih poslova efikasnije, jeftinije I sa mnogo večom pouzdanošću doveli su do toga da se roboti najviše eksploatišu I razviju u oblasti industrije. Upotreba robota u ovakvoj sredini(industrijskoj) je uglavnom u oblastima: proizvodnje, sklapanju, pakovanju, transportovanju, istraživanju svemira I zemlje, oblastima medicine, laboratorijskom istraživanju, i masovnoj proizvodnji potrošačkih i industrijskih proizvoda…

Pošto nigde ne možemo naći tačnu I jasno utvrđenu definiciju robota, tipični robot mora posedovati nekoliko od dole navedenih svojstava:

Veštački je napravljen Sposban je da opažava okolinu, manipuliše i komunicira sa stvarima u njegovoj

neposrednoj okolini Ima sposobnost donošenja odluka pomoću automatske kontrole ili

preprogramirane sekvence koraka koja se unosi na osnovu prikupljenih informacija o sredini u kojoj se nalazi

Programabilan je Kreće se pomoću jedne ili više osa rotacije ili translacije Pravi koordinirane pokrete Kreće se bez ljudske pomoci Ima nameru I svrhu

2

Osnovna podela robota prema stepenu slobode je podela na industrijske robote koji se kreću u skupu diskretnih lokacija, i na autonomne robote koji imaju interakciju sa okruženjem

Industrijski roboti

Pod industrijskim robotom smatra se automatski kontrolisan, reprogamabilan, višenamenski manipulator u tri ili više osa.Oblasti upotrebe industrijskih robota su:zavarivanje, farbanje, pick & place, pakovanje i paletiziranje, kontrola kvaliteta proizvoda, testiranje. Sve ove poslove karakteriše potreba za visokom preiznošću, iždržljivošću i brzinom. Industrijski roboti su dostupni u velikom opsegu veličina, oblika, i konfiguracija. Projektuju se i proizvode sa potrebom da zadovolje razlićite zahteve u proizvodnji koji se mogu ogledati u vidu potrebe za obavljanjem određenog posla, zatim rad u teškim ili specifičnim vremenskih i proizvodnim uslovima,itd.

Tipovi i karakteristike industrijskih robota:

Prema načinu upravljanja roboti se dele na servo ili druge vidove: Industrijski roboti mogu biti upravljani servo mehanizmom ili na neki drugi način. Roboti upravljani putem servo sisistema su kontrolisani uz pomoć senzora koji kontinualno prate ose robota i sve ostale komponente koje su važne za pozicioniranje i brzinu kretanja. Ovako sakupljene informacije se porede sa pretpostavljenim referentim parametrima koji si programirani i sačuvani u memoriji robota. Roboti upravljani na drugi način nemaju sposobnost rada na principima povrane sprege jer nemaju informacije u trenutcima dok obavljaju svoju funkciju, već su upravljani pomoću sistema mehaničkih prekidača i limitera.

Industrijski roboti mogu se daljinski programirati tako da svoje funkcije obavljaju pomoću programiranja određene putanje kretanja koju kružno u procesu proizvodnje ponavljaju.Ovaj vid programiranja robota se zasniva na raznim tehnikama kontrole kretanja robota. Tri tipa putanje koje su najkorisnije i najčešće se koriste u upotrebi industrijskih robota su:

Point-to-Point Path(Praćenje od tačke do tačke) Controlled Path(Kontrolisana putanja) Continious Path(Ponavljajuca putanja)

3

Point-to-Point path metoda se zasniva na projektovanju robota tako da se oni u okviru svojeg opsega kretanja kreću od tačke do tačke koja se unapred unosi u njegovu memoriju. U automatskom modu rada javlja se problem u odstupanju od praćenja tačno zadatih putanja. Razlog za ovakva doduše manja odstupanja su varijacije u združenoj geometriji, varijacija pri brzini kretanja, itd. Predviđanje grešaka i odstupanja u putanjama je teško i shodno tome upotrebom ovog metoda može se doći u potencijalno opasne i nesigurne situacija i čak se ugroziti bezbednost osoblja u neposrednoj okolini. S obzirom na jednostavnost postupka ovaj pristup se zbog gore navedenih mana ne može u potpunosti odbaciti već se primenjuje u situacijama kada sam proces proizvodnje ne zahteva veliku preciznost i kada je opasnost od velikih havarija minimalna.

Controlled Path metoda se zasniva na projektovanju robota tako da putanja ili režim kretanja obezbeđuje kretanje koje prati predvidljivu (kontrolabilnu) putanju i orijentaciju dok robot putuje od tacke do tacke. Transformacije koordinata potrebne za upravljanje hardverom su izračunate pomoću kompjuterskog sistema samog robota. Korišćenjem ovog pristupa smanjuje se opasnost od havarije i povećava bezbednost u odnosu na gore navedeih postupak.

Robot ciju putanju kontrolise pohranjivanje velikog broja ili bliskih uzastopnih obimnih tacaka u memoriji tokom reda koji se uci je robot kontrolisan pomoću metode kontinuirane putanje. U toku ovog vremena i dok se robot pomera koordinatne tačke u u koordinatnom prostoru se kontinuirano prate u fiksno postavljenom vremenu, npr. 60 puta u sekundi, nakon čega se smeštaju u memoriju samog sistema robota. Kada se robot prebaci u automatski režim rada, program se ponavlja iz memorije i kopija putanje se kreira.

Komponente industrijskog robota

Industrijski roboti sadrže 4 glavne komponente, a to su: Mehaničku jedinicu Pogonski sistemi Sistem upravljanja Alate

Mehanička jednica

Pod pojmom mehaničke jedinice industrijskog robota smatra se uglavnom manipulatorska ruka, međutim pored nje komponente koje su takoreći združene sa njom u jednu celinu fabrički mehanički ram sa orudjem koje podrzava mehanicku povezanost i

4

zlgobove , aktuatore (linearne ili rotacione), kontrolne ventile i senzore. Fizičke dimenzije, dizajn, robusnost i ostale osobine zavise od zahteva.

Pogonski sistemi

Sistemi napajanja mogu biti: električni, hidraulični i pneumatski. Odabir jedne od ovde navedene opcije se vrši na osnovu specificiranog zahteva za performansama, ceni i mestu na kome se doticni sistem postavlja. Naime uzimajući za primer industrijskog robota za farbanje, pri odabiru sistema napajanja za robot mora se uzeti u obzir da se radi u sredini koja je lako zapaljiva pa se ne sme koristiti nikako električni sistem ili bilo sta sto može dovesti do varničenja. U ovom konkretnom primeru koristi se hidraulični pogon. Pneumatski pogon je karakterističan za robote za podizanje i prenos manjih tereta. Takodje treba uzeti u obzir da se pri izabiru određenih pogonskih sistema, mora imati u vid snage koje oni mogu da proizvedu.

Hidraulični pogon se koristi pri radu sa srednjim ili tezim opterećenjima, ili kada se želi precizniji rad nego što može da se postigne sa pneumatskim pogonom.Roboti napajani eletričnim pogonom su najzastupljeniji u industriji. Koriste se i AC i DC napajani motori koji električnu energiju prenose do mehaničkih aktuatora i odgovarajućih sistema upravljanja. Upravljanje kretanjem je mnogo bolje, a i funkcionalnost je bolja nego kod hidrauličkih i pneumatskih. Primer je potreba za naglim zaustavljanjem sistema usled kvara ili neocekivanih situacija. U takvoj situaciji je mnogo lakse i brze ugasiti sistem napajan strujom nego hidraulični i pneumatski

Najbolje rešenje je svakako električno napajanje,a zatim hidraulično, dok pneumatsko donosi najmanju snagu, pa se shodno tome izabir zasniva na kompromisu izmedju performansi, bezbednosti, ceni i zahtevanih parametara.

5

osnovni elementi industrijskog robotaSistemi upravljanja

Za upravljanje industrijskim procesima koriste se bilo ugrađeni mikroprocesori ili eksterni računari. Oni su u mogućnosti da obavljaju u potpunosti numeričke funkcije potrebne za operativnost, kao i da komunicira sa senzorima, alatima i raznoraznim perifernim elementima. Sistem za upravljanje izvršava memorisane funkcije za trenutno prikupljanje informacija sa senzora, branširanje i integraciju opreme. Programabilni kontroleri mogu biti realizovani preko onlajn ili oflajn daljinskih stanica prenoseci elektronske podatke pomoću raznoraznih komunikacijskih mreza medju kojima su najzastupljeniji ethernet, gprs, DH+, i ostali vidovi komunikacije.

Istovremeno razvijeni su i sistemi za samostalnu dijagnostiku pri raznim kvarovima. Ovo ujedno i olaksava održavanje i smanjuje vreme u kojem je sistem van stroja radi toga. Istovremeno prednost korišćenja kontrolera u ovakvim situacijama je u tome što većina današnjih kontrolera ima dovoljan kapacitet da se deo memorije koji nije upotrebljen može iskoristiti kao kontroleri nekih drugih mašina i procesa. Programiranje ovakvih kontrolera je specifično jer za raliku od drugih oblasti, nije bilo standardizovanja programiranja robota,pa je svaki proizvođač razvio specifične metodne, što zahteva specijalni trening i osoblje.

6

Programiranje robota

Kao što smo gore naveli, do standardizovanja programiranja još uvek nije došlo na nekom značajnom nivou, pa postoji niz programskih paketa i rešenja koja variraju od proizvođača do proizvođača.Međutim bez obzira na ovo, programiranje i kontrola kretanja mehaničke ruke iako se razlikuje od proizvođača do proizvođača, ima nek dodirne tačke makar u zahtevima koji su svakako isti za određenu situaciju. Postoji standarni set pokreta koje svi proizvođači koriste.Sam program se je predstavljen u vidu niza naredbi koje izvršavaju određene korake. Ovi koraci mogu biti, bilo pozicija, funkcionalna operacija, zajedno sa ostalim informacionim podacima koji mogu biti: brzina,kašnjenje,ulazni i izlazni podaci, izvršne operacije, itd.Pri pisanju samog programa mora se uspostaviti geometrijsko fizička veza između robota i ostale opreme ili posla koji robot treba da obavi. Da bi se postiglo zadavanje ovih tačaka po kojima će se robot kretati u okviru svojih opsega rada potrebno je upravljati ručno robotom i omogućiti mu da fizički zapamti(memoriše) pozicione (koordinatne) tačke. Da bismo isprogramirali robot na ovaj način, kao i odredili ostale potrebne informacije najzastupljenije su tri metode programiranja :

lead through walk-through off-line

Lead-Through programiranje (učenje) robota

Ova metoda “uči” robot koristeći standardni dodatak za učenje (system upravljanja robota je prebačen u mod za učenje), što dopušta obučeno osoblje da fizički sprovede robota kroz željenu sekvencu (redosled) događaja time aktiviranjem odgovarajućeg visećeg prekidača. Robot se podučava o pozicijama i funkcionalnim podatcima pri čemu se u njega upisuje novi “program”. Standardni dodatak može biti jedini izvor pomoću koga se uspostavlja program rada robota, ili pak se može koristiti zajedno sa dodatnim konzolama ili samim kontrolerom u robotu. Pri korišćenju ove tehnike za podučavanje ili programiranje, osobe koje vrše to programiranje se mogu nalaziti u opsegu rada samog robota uz isključene bezbednosne sisteme.

7

Robot koji se programira metodom Lead – through

Walk-Through programiranje (učenje) robota

Osoba koja obavlja podučavanje ima direktan fizički kontakt sa manipulatorsko rukom robota i u potpunosti ima kontrolu nad pokretima te robotske ruke, sa kojom ručno prolazi kroz pozicije u okviru željenog opsega same ruke.

8

Robot koji se programira metodom walk – through

U toku ovoga procesa sam kontroler robota skenira i memoriše koordinate na fiksnoj vremenskoj osnovi. Kada se robot zatim postavi u automatski režim rada, ove vrednosti i ostale informacije se ponavljaju i program se izvršava prema tome kako je „naučen“. Sa ovom metodom programiranja, osoba koja se bavi učenjem je u potencijalnoj opasnosti iz razloga što je operativni sistem bezbednosti ili deaktiviran ili van funkcije.

Teach pendant (dodatak za učenje robota)

Off-Line programiranje

Ova metoda se zasniva na procesu upisivanja zahtevane sekvence koraka ili pozicija i funkcionalnih operacija na daljinskoj kompjuterskoj konzoli. S obzirom da se sama konzola nalazi na određenoj udaljenosti pisani program mora da bude prebačen do kontrolera robota i istovremeno mora da bude uspostavljena stabilna veza između konzole i kontrolera kako bi se precizne informacije prenele robotu i ostaloj opremi sa

9

ciljem efikasnog koordinisanja pokretima robota.Program se može direktno prebaciti ili pomoću raznih memorijskih jedinica (CD,kasete,floopy disk).

Nakon što se program u potpunosti prebaci do samog kontrolra, bilo lead-through bilo walk-through metoda se može koristiti za pribavljanje informacija o stvarnim koordinatama pozicija za ose robota.

Off-line programiranje

10

Programiranje pomoću ROBOCAD softvera

Jedan od najzastupljenijih softvera za off-line programiranje je ROBOCAD softver. Prednosti ovog softverskog paketa su:

Podrška za rad sa kompozitnim materijalima Odeljak za korisničko definisanje potreba počev od standardnih zahteva do

specijalni dodataka Mogućnost proračunavanja složenih funkicija u vidu implemntiranog softvera za

pojednostavljeno rešavanje matematičkog modela Obezbeđuje širok spektar dinamičkog opterećenja koji varira bilo u smislu

vrednosti i pravca Raličiti tipovi kočnica,opruga,hidrauličkih ili korisnički definisanih Analitičko i numeričko definisanje problema Izveštaj o potencijalnim deformacijama kontrukcije u bilo kom trenutku je

dostupan Grafički prikaz poremećaja u raznim jezgrima Proveru izdržljivosti konstrukcije Vizuelizaciju kontrukcije u realnom vremenu(slow-fast režim) Automatsku pretragu optimalnog konstrukcionog rešenja Podršku za prenos podataka preko interneta

Pri programiranju robota sa bilo kojom od gore navedenih tehnika uglavnom je potrebno da program bude verifikovan i blago modifikovan prema informacijama o pozicijama koje dobija. Ova procedura se naziva programsko podešavanje i obično se sprovodi u delo u samom modu učenja operacija. Podučavač ručno vodi ili sprovodi robot kroz programiranje korake. Ponovo se susrećemo sa problemom bezbednosti zbog deaktiviranih bezbednosnih sistema. Jedan od načina dodatnih bezbednosnih koraka preduzetih za predupređivanje ovog problema je ograničavanje brzine kretanja robota u ovom režimu učenja na 250 mm/s.

Problem poziconiranja robota ne može se svesti na pravolinijski problem u smislu da je glavni problem dovođenje završnog uređaja robota u određeni položaj, već se mora uzeti u obzir pozicioniranje celokupnog sistema „robotske „ ruke, i to ne samo da je

11

potrebno odredi određeni položaj robota već i kretanje između pomenutih položaja. Shodno tome postoji nekoliko načina kretanja robota koji rešavaju određene probleme i ispunjavaju zahteve. Zglobovno ili pomeranje po osi je očigledno brzo ali izvodi se od luka do luka. Kretanje na osnovu koordinatnih tačaka jeste pravolinijsko ali zahteva pokretanje mnogo više osa i veću snagu upravljanja. Cirkularni (rotacioni) pokreti takodje su moguci kao sto su mogući i promenljivi tipovi položaja na osnovu zaustavljanja ili provlačenja kroz određene pozicije. Brzina bilo kog pokreta se takođe može precizirati počev od skoro neprimetnog pokreta do 2,5 m u sekundi, zavisno od tipa robota. Međutim ova gore navedena brzina se retko viđa u praksi. Da bi robot uzajamno delovao sa sredinom u kojoj se nalazi uz programirano kretanje nalaze se i programirane određene funkcionalne operacije. Ovo se postiže pomoću sitema ulaz-izlaz robota. Naime roboti mogu primiti i poslati signale od 24 V. Primer komande su npr. “zaustavi ukoliko ulazni signal nije primljen” ili “uključi izlaz koji prikazuje upozoravajući signal” ili čak binarni ulazni signal koji bira program robota po kome će on izvršavati traženi zadatak. Robot se može ponašati i kao PLC (programabilni logički kontroler).

Da bi se u potpunosti savladale metode programiranja pozicije i kretanja robota potreno je nekoliko godina. Iskusni programeri će nekad pokušati da iskoriste pokrete zglobova što je više moguće da bi se postigla što veća brzina same ruke iako se prilikom korišćenja ovakvih pokreta umanjuje maksimalna moguća brzina jednog manjeg pokreta.

Stepeni slobode

Bez obzira na samu konfiguraciju samog robota, kretanje po svakoj osi rezultira rotacionim ili translatornim pokretima. Broj osa kretanja (stepeni slobode) i njihov raspored , zajedno sa njihovom sekvencom operacija i strukturom dozvoljava kretanje robota po celom opsegu u kome se nalazi, od tačke do tačke. Roboti imaju tri “ručna” kretanja: (gore-dole,unutar-izvan,od strane do strane-bočno).

Iako se pod industrijskim robotima podrazumevaju roboti koji imaju tri stepena slobode, tj. kreću se po tri ose treba predočiti prednosti robota sa 6 stepeni slobode. Osnovna prednost robota koji imaju 6 stepeni leži u tome sto je time omogućena mnogo veća fleksibilnost i adaptivnost u odnosu na ostale. Takođe sa ovim dodatnim naizgled nepotrebnim stepenima slobode postiže se istovremeno i bolje oponašanje pokreta ljudske ruke, zbog cega se ovi roboti zovu jos i antropomorfni roboti.

Na slici ispod možemo videti da ose 1 i 2 su efektivno u funkciji ramena, ose 3 i 4 su lakat i podlaktica dok su ose 5 i 6 šaka robota.

12

Dijagram osa antropomornog robota

Roboti sa 6 stepeni slobode imaju proširiv radni opseg i dozvoljavaju alatki na kraju manipulatorske ruke da manipuliše pokretima na sve moguće načine u okviru svojeg opsega. Pojedini roboti imaju veci stepen slobode kretanja nego ostali pogotovu na osama 2 i 3 koji su uglavnom ograničeni samom mehaničkom strukturom ruke. Najbolje ruke se proizvode tako da budu što bolje izbalansirane i da željene rezultate postižu uz pomoć što

13

manjeg dejstva motora.Različiti tipovi robota koriste kontrabalansiranje težine, gasne amortizere(opruge) i mehaničke opruge kojim postižu potpunu ravnotežu.

Sve ose(stepeni) slobode su zakočene na skoro svim robotima. Ovo znači da iako je napajanje isključeno robot će zadržati svoju poziciju. Istovremeno u slučaju zahteva za hitnim zaustavljanjem u bilo kom delu sistema, ove “kočnice” će se aktivirati i zaustaviti skoro momentalno robot, zadržavajući ga u zadnjem položaju pre nego što je aktiviran signal za zaustavljanje. Ovo se obavlja tako što se u samom kompjuteru na osnovu feedback-a, povratne sprege, zna polozaj svake ose robotske ruke. Robot naravno koristi ove informacije da bi kontrolisao kretanje robota.

Na narednoj slici vidimo različite tipove kretanja robota koje je moguće izvesti korišćenjem svih osa mašine. Standardni dodatak za podučavanje (eng. teach pendant) će često imati dugme kojim se izabira tip kretanja.

.

14

Dijagram mogućih kretanja robotske rukeOsno ili zglobno kretanje zasniva se na pravolinijskom kretanju baze robota po x,y i z koordinatama. Malo složenije kretanje sreće se kod šake ili alatnog završetka( šaka sa više završnih uređaja), koji koriste centar samog završnog uređaja, tzv. Težište ili specijalni marker na alatci (TCP – Tool Centre Point) kao reference prema kojoj se proračunava i vrši kretanje. Ovo se često koristi pro repozicioniranju ugla alatke, npr. Pre promeni ugla napada alata na brusilici.

Sveukupno ovo programeru daje odličnu intuitivnu kontrolu nad pozicioniranjem robota.

Kompjuter ne samo da računa koji motori će biti uključeni već računa potrebno ubrzanje za kretanje ruku.Ovo znači da robot koristi istovremeno i informaciju o masi ruke i masi samog opterećenja u ruci, prilikom čega je omogućeno finije pronalaženje putanje do zahtevane pozicije. Skoro svi današnji roboti ii roboti proizvedeni u zadnjih 15 godina imaju odličan sistem pozicioniranja i preciznost kretanja.

Primeri opsega rada robota

15

Podela industrijskih robota prema nameni i njihove karakteristike

Posmatrajući široki spektar potreba moderne industrije možemo zaključiti da je primena robota izuzetno poželjna. Prednost industrijskih robota leži u tome što u principu predstavljaju jednostavan deo opreme i pri tome karakterišu se visokom adaptibilnošću.Industrijski roboti sa 6 stepeni slobode su ujdno i najflksibilniji tip robota i mogu se koistiti na mnoge načine.Takođe imamo mnogo složenije robote koji se koriste za specifične aplikacije kao što je pick & place operacija.

Jedna od podela robota prema nameni je na :

Robote za sečenje Roboti za brušenje,poliranje, izravnjavanje, finiširanje, i finu obradu završnog

proizvoda Roboti za rukovanje proizvodima Roboti za varenje Roboti za farbanje, prskanje i obloživanje Roboti za paletiranje Roboti za lepljenje i hermetičko zatvaranje

Roboti za sečenje

Industrijski roboti su savršeni alati za mnoge poslove sečenja. Laserski, plazma, i sa vodenim hlađenjem sekači su uglavnom zastupljeni i ovoj oblasti. S obzirom na samu prirodu posla koja je opasna ove tehnologije su izabrane kao pogodne za primenu. Alat za sečenje je uglavnom postavljen kao završni uređaj kome se predmet za obradu prinosi pomoću trasnportera, pokretne trake ili dodatnog manipulatora.Druga opcija je da robot drži deo za obradu i pomera ga dok je alat za obradu fiksiran. Robot može sadržati nekoliko stotina šema za sečenje koje se mogu aktivirati izuzetno lako pomoću aktiviranja kontrolera. Izuzetna preciznost i mogućnosti praćenja putanje daju precizne rezultate u toku vremena, u tri dimenzije i sa mnogo većom felksibilnošću nego bilo koja mašina za sečenje.Sposobnost robota da komunicira sa alatima je ovde svakako izražena, i to je omogućeno pomoću raznih I/O ili bus komunikacija koje dozvoljavaju npr. kontrolu snage samog sekača ili kontrolu i promenu brzine ukoliko je to potrebno. Tipični roboti za sečenje imaju korisno opterećenje između 7 i 40 kilograma, ili više ukoliko se obradak pomera od strane robota. Roboti se mogu montirati iznad radnog postolja ili na tzv. Gantry postolje ukoliko je potrebno povećati efektivnu vrednost radne površine.

16

Primer robota za sečenjeBrzina ,preciznost i kontrolabilnost su glavne karakteristike ovog tipa robota.

17

Roboti za brušenje,poliranje, izravnjavanje, finiširanje, i finu obradu završnog proizvoda

Korišćenjem felksibilnosti robota sa 6 stepeni slobode, sa njima je moguće vršiti brušenje, trimovanje, poliranje, pa čak i čišćenje bilo kojeg predmeta od bilo kog materijala istovremeno omogućavajući zadavanje završnog dodira na proizvodu. Kao kod sečenja postoje dva osnovna pristupa, ili robot drži obradak ili robot drži alat za obradu.Takođe moguće je da dva robota rade istovremeno sa ciljem obezbeđivanja potpune fleksibilnosti : jedan drži predmet,a jedan alat za obradu.

Na slici se nalazi odlivak koga obezbeđuje robot koji ga prinosi alatu za obradu.

18

Roboti za rukovanje proizvodima

S obzirom na dostignuća na polju tehnologije razvijeni su roboti za rukovanje proizvodima, a pored brzine i preciznosti krase ih i osobine okretnosti i velike osetljivosti. Shodno tome mogu se koristiti u raznim oblastima industrije za manipulaciju obiljem proizvoda počev od vrata automobile, preko jaja, opruga pa sve do šampanjca. Tipični robot za obavljanje ove funkcije moze da rukuje teretom do 120 kg brzinama do 2500 mm/s. Senzorski sistemi koji uključuju izmedju ostalog i vizuelne sisteme. Hvataljke su u dostupne u velikom broju zavisno od tipa i namene ili pak težine kojom rukuju. Aktuatorske jedinice su dostupne bilo kao pneumatičke ili elektromehaničke takođe su dostupne u velikom opsegu. Takođe postoje elektromagnetne hvataljke i vakumske hvataljke. Rukovanje pokriva širok spektar aplikacija. Uglavnom se koriste u prehrambenoj industriji za poslove uzimanja čokolada sa pokretnog transportera i njihovo postavljanje u kutije na datim pozicijama pri brzinama od čak 150 hvatanja u minutu. Takođe ovi roboti imaju primenu u negovanju mašina. Odlični su za rad sa mašinama za kalupovanje, CNC drobilice i strugove, prese, itd. Upravljanjem ovih procesa pomoću robota se poboljšava efikasnost mašina koje sada već mogu raditi danonoćno sa istom efikasnošću ne zaviseći od ljudskog faktora.

Na slici je prikazan robot za hvatanje sitnih delova velikom brzinom. Najzastupljenijije u prehrambenj industriji za pakovanje raznih proizvoda kao što sun pr. perece.

19

Roboti za paletiranje

Ovi roboti su modifikovani roboti za rukovanje proizvodima specijalizovanim za slaganje proizvoda u tzv. palete. Takođe postoje i specijalizovani softveri za paletiranje razvijeni ali oni nisu neophodni.Princip je jednostavan: robot uzima proizvod ili grupu proizvoda sa jedne ili više pozicija i slaže ih po određenom redosledu. Uglavnom se slaže na paletu ili na gomilu,kao na primer dzakove cementa, tako da se omogući stabilna pozicija dzakova. Drugim rećima slaganje tako da je ono bezbedno o osoblje a is am proizvod. Takođe pri ovom postupku robot broj proizvode koji su već složeni i prelazi na sledeće proizvode.Funkcija brojanja je jedna od prvih logičkih funkcija koje su primenjene u robotskim kontrolerima i ujedno je možda i najkorišćenija.

Pri paletiranju robot će obično pokupiti proizvod,bilo sa transportera bilo sa pokretne trake koristeći metod praćenja ili če pokupiti proizvod sa fiksne tačke što iziskuje dodatnu preciznost u pozicioniranju proizvoda. Zatim pri uzimanju predmeta prenosiće ga na paletu ili neku drugu lokaciju dok proctor za pakovanje ne bude popunjen.Zatim se ta popunjena paleta pomera pomoću novog trasnportera na neku lokaciju a robot nastavlja paletiranje na tu lokaciju ili u odsustvu transportera nalazi novu lokaciju na kojoj nastavlja svoj posao. Roboti specijalizovani za ovaj posao ne moraju da imaju 6 stepeni slobode već je 4-5 sasvim dovoljno, što doprinosi jednostavnosti dizajna ali i ceni samog robota. Primeri su paletiziranje : krompira, paradajza, zamrznute ribe, cevi, namestaja, pa čak i živih crva.Na slici je prikazan jedan robot za paletiziranje.

20

Roboti za hermetičko zatvaranje i lepljenje

Sa stanivništa instalacije sam process hermetičkog zatvaranja je sličan lučnom zavarivanju.Najvažnija spsobnost robota je praćenje putanje sa velikom preciznosću i kontrolom brzine. Automatsko zatvaranje je u prošlosti bilo izuzetno teško zbog toga što sam process na jednoj brzini može odlično raditi dok na drugoj, usled ubrzanja može doći do neželjenih efekata.Uglavnom su zastupljeni u avio industriji,kao i u automobilskoj indsutriji koristeci RTV metod za zatvaranje prozora,i psrečavanje ulaska vode.

Postoje dva osnovna podešavanja. Ili je alat za zatvaranje fiksan a robot pomera predmet nad kojim se obavlja dati process ili je predmet fiksiran a robot sa alatkom za hermetičko ili neki drugi vid zatvaranja obavlja posao.Postoji nekoliko vrsta specijalizovanih robota za obavljanje ovih poslova.Ovo se odnosi na to da s obzirom da je mali spostveni teret nije potrebno koristiti standardne robote na koje s montira alat kao i zbog potrebe da budu izuzetno agilni.

Na slici se nalazi takozvani robot majmun. Nazvan je ovako zbog svoje brzine , velikog opsega kretanja i činjenice da moze da se montira da bude u visećem položaju.

21

Roboti za farbanje,prskanje i obloživanje

Farbanje je jeda od prvih procesa za koje je iskorišćen robot. Isparenja i sama priroda rastvora koji se koriste u procesu farbanja, dovela je do zahteva d ase minimizia kontakt čoveka sa ovakvom sredinom id a se robotu da prednost u obavljanju ovog posla. Roboti za farbanje koji su razvijeni su otporni na uslove u kojima se farba, ali takođe danas nisu opasni po sredinu u kojoj rade, pri radu u uslovima zapaljivih isparenja. Postoje dve vrste robota za farbanje: otproni na eksplozije i neotproni. Ovi otporni se instaliraju tako da se zapečati čitava jedinica tako da je ruka pogonjena vazdušnim pritiskom da bi se onemogućila moguća zapaljenja usled isparavanja iz rastvora za farbanje. Takodje da bi se motrio pritisak u tim radnim uslovima, koriste se senzori za pritisak. Roboti neotporni na eksploziju nemaju sistem pritisaka.

Roboti za farbanje uglavnom imaju veoma tanke “ruke” s obzrirom da ne moraju da nose veliku težinu, jer se od njih zahteva sposobnost pristupa svim pozicijama. Takođe su sposbni da prave veoma tečne pokrete, čime na neki način oponašaju slikara.Ovi roboti uglavnom imaju kontroler koji je specijalno projektovan za taj posao. Ne samo zbog samog procesa farbanja i njegovih specifičnih zahteva, već i zbog amog kretanja koje je malo drugačije od kretanja standardnih robota. Neki roboti za farbanje su programirani tako da ruku pomeraju direktno, ručno, bez upotrebe dugmadi ili dzojstika. Na ovaj način robot se izuzetno lako može naučiti nekim organiskim pokretima koje bi inače bilo teško postići.

Na slici se nalazi jedan primer robota za farbanje:

22

Roboti za zavarivanje

Samo zavarivanje se može podeliti na dva tipa: šavno zavarivanje(MIG,TIG,lučno i lasersko), i tačkasto zavarivanje. Oba tipa su robotizovana dugi niz godina i interfejs između robota i zavarivačkih jedinica je uistinu evoluirao.Roboti za zavarivanje mogu biti usko specijalizovani.Postoje roboti koji mehaničkom rukom prave silu potrebnu za var, tzv. “poke welding” roboti. Laserski CO2 roboti koriste specijalan sistem ogledala za prenos lasera do kraja ruke. MIG, YAG, TIG, ARC i roboti za obično tačkasto zavarivanje su takođe široko dostupni.

Šavno zavarivanje zahteva robote sa sposobnošću efikasnog praćenja putanje i velike preciznosti.MIG i TIG sistemi su uglavnom postavljeni na robote malog sopstvenog opterećenja 5-10 kg sa dometom od oko 1,8 m iako je moguće koristiti veće robote kao npr. Robote sa dometom od 2,4m.Roboti takođe mogu imati takozvane tkačke funkcije sa ciljem davanja odličnih rezultata pri varenju, a u nekim situacijama i bolji rezultata nego u slučaju da zavarivaje obavlja čovek. Takođe mogu kontrolisati parameter od značaja za sm process,kao što su : snaga,snabdevanje elektrodom, protok gasa,itd.Korišćenjem servisnih stanica koji kombinuju razne čistače plamena, “bullseze” sistem ili uređaja za centriranje može se postići 24 časovna produkcija bez potrebe za ljudskom intervencijom.

Sa stanovišta bezbednosti u smislu opasnosti od isparenja i varničenja opasnog po vid pri lučnom zavarivanju izabir robota je logično i opšte korisno rešenje.Lučno zavarivanje ima obično postavljene zavese oko radnog prostora sa ciljem sprečavanja bilo koga da se približi previše,al id a poveća produkciju.

Na slici su 4 robots opremljena sa ESAB MIG opremom za zavarivanje. Na vrhovima ruku u crnim kutijama se nalaze žice.U ovom slučaju roboti vare šasiju automobila. Roboti će biti međusobno povezani sa ciljem da se spreči eventualni sudar i nastanak havarije. Narandzasti pravoigaonik služi kao “bullseye” i služi za kalibraciju robota.

23

Roboti za tačkasto zavarivanje uglavnom nose na sebi pištolj za tačkasto zavarivanje i napajanje na kraju ruke. S obzirom da oi roboti nose tert od oko 100kg nije ni čudno to što je ovaj zadatak od samog pojavljivanja bio poveren robotima.Jedan od najpoznatijih dizajnera robota Kuka je bio u početku oličan majstor za zavarivanje.Korišćenje tačkastih zavarivača rukama je skoro nemoguće zbog teškoće upravljanjem tako teškog alata izuzetno precizno što je od starta bio zahtev. S druge strane roboti će sa izuzetnom okretljivošću i brzinom upravljati ovim alatima. J-pištolji, G-pištolji kao i neke izuzetno veliki pištolji (scissor guns) se obično montiraju na robote. Robot takođe zahteva postojanje izdržljivog razboja da bi podneo poslove zavaričačkog alata tako da je robot dizajniran tako da podnese dodatni teret da bi obavio posao.Tajmer za zavarivanje je blisko povezan tako da dozvoljava robotu da ponovi zavarivanje neke tačke ukoliko se opazi da process nije uspesno obavljen na određenoj poziciji

Na slici se nalazi teški tačkasti zavarivač koji nosi tzv “scissor gun” koji može izuzetno lako da dosegne bilo koji položaj na šasiji automobile.

Bezbednost ind. Robota

24

Industrijski roboti mogu biti izuzetno opasni. To su izuzetno snažni uređaji, posebno modeli sa većim kapacitetom i dometom.Ovo znači da je bezbednost najbitnija pri instalaciji i samom radu. Sistemi bezbednosti su izutetno napredni. Uglavnom se zasniaju na izolovanju osoblja od radnog opsega robota i obezbeđivanje da samo kretanje može u slučaju nužde biti zaustavljeno. Da bi se ovo obezbedilo roboti uglavnom imaju ugrađen dualni lančani sistem bezbednosti. Ovo su dva paralelna kola koja u slučaju prekida će sprečiti kretanje eksternih konekcija uključujući i hitno zaustavljanje. Takođe treba naglasiti da roboti na svakoj osi uglavnom imaju disk kočnice strujno kontrolisane. One su uključene dok god ne postoji struja koja će ih otpustiti. Znači u slučaju nestanka struje momentalno dolazi do zaustavljanja svih zglobova.Ne dolazi do kolapsa a istovremeno ni do velikog gubitka podataka.

Literatura

25

1. “Robotika i automatizacija” – V.Potkonjak2. “Industrial Automation Handbook” – Richard E. Shell & Ernest L. Hall

3. J.-C. Latombe, Robot Motion Planning, Dordrecht, Netherland, Kluwer

4. www.wikipedia.org

5. http://www.robotsltd.co.uk/robot-applications.htm

6. http://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iv/otm_iv_4.html

26

SADRŽAJ:

Kratak uvod u pojam robota ...................................................................... 2Industrijski roboti ....................................................................................... 3Komponente industrijskog robota …………………………………………..…4Programiranje robota................................................................................. 6 Lead-Through programiranje (učenje) robota.................................7 Walk-thorugh programiranje (učenje) robota……………………..8 Offline programiranje robota .........................................................9Stepeni slobode..........................................................................................11Podela industrijskih robotsa prema nameni i njihove karakteristike....... 13Roboti za sečenje........................................................................................16Roboti za brušenje,poliranje,zavšnu obradu…………………………..….17Roboti za rukovanje proizvodima...............................................................18Roboti za paletiziranje ................................................................................19Roboti za hermetičko zatvaranje i lepljenje................................................20Roboti za farbanje,prskanje i obloživanje...................................................21Roboti za zavarivanje .................................................................................22Bezbednost industrijskih robota..................................................................24

Literatura.....................................................................................................25

Sadržaj…………………………………………………………………….26

27