http://www.fsb.hr/~zkunica/nastava/pms/roboti_manip.pdf

ROBOTI I MANIPULATORI U MONTAŽI

2

Manipulatori su mehanizmi s otvorenim kinematičkim lancem, pogonjeni pneumatskim, hidrauličkim ili električkim prigonima. Kinematička struktura uzmi-stavi manipulatora određena je uglavnom s dva, tri ili četiri stupnja slobode gibanja. Omogućavaju dovođenje i/ili sastavljanje predmeta rada s obzirom na proizvoljno zadane pozicije unutar radnoga prostora.

UZMI-STAVI MANIPULATORI

Manipulator hvata ugradbeni element s dostavne ili transportne staze, pomoću mehaničke, magnetske ili vakuumske hvataljke, ovisno o značajkama predmeta rada (oblikovnim, fizikalnim i drugim) i montažnoga zadatka, postavlja ga na nosač predmeta rada ili spaja s drugim ugradbenim elementima (baznim dijelom, privremenim sklopom) i otpušta. Ciklus se nadalje ponavlja u zadanom taktu ili u skladu s upravljačkim signalima.

3

Ovisno o strukturi manipulatora i zadatku koji izvode, ostvaruju se različita gibanja predmeta rada.

Sl. 1. Uzmi-stavi manipulatori

Prvi način primjenjuju se kada ugradbeni elementi imaju uske tolerancije dosjeda, drugi kada nemaju uske tolerancije i moguća je greška pozicioniranja, a treći kada je putanja sklapanja relativno kratka. Put

spajanja, obično pravocratn i uspravan, ugradbeni element prelazi od trenutka dodira ili interferencije s drugim ugradbenim elementom, sve dok ne zauzme svoj krajnji položaj u sklopu.

4

Postoje i druge izvedbe uzmi-stavi manipulatora, koje se ostvaruju kombinacijom različitih vrsta kretanja u različitim ravninama. Danas se većinom proizvode manipulatori u modularnoj izvedbi, što omogućava ostvarivanje različitih kinematičkih struktura jednostavnim preslagivanjem pokretnih elemenata.

Sl. 2. Modularna izvedba manipulatora

5

Kretanjem manipulatora upravlja se pneumatskim i električkim digitalnim logičkim elementima, a sve više programabilnim logičkim upravljalom (PLC − Programmable Logic Controller). Programabilno logičko upravljalo je uređaj kojega u osnovi sačinjavaju: središnji mikroprocesor (CPU − Central Processor Unit), memorija, i ulazno-izlazne jednice. Po svojoj koncepciji podsjeća na računalo opće namjene. Princip rada temelji se na prikupljanju ulaznih logičkih signala, njihovoj obradi u skladu s upravljačkim programom, i definiranju odgovarajućih izlaznih logičkih signala.

6

Za razliku od računala, koje izvodi nizove vrlo složenih operacija, programabilno upravljalo obrađuje pojedinačno ili kroz kratke procedure (if-then-else, ako-onda-inače), jednostavne logičke signale: 0/1, yes/no (da/ne) ili true/false (ispravno/neispravno), u vrlo kratkim vremenskim intervalima, osiguravajući gotovo paralelno upravljanje pojedinim izvršnim elementima manipulatora tijekom rada. Računalo učitava program u memoriju po zadavanju odgovarajuće naredbe, dok se u programabilnom upravljalu programi izravno pohranjuju u memoriji, pa se i na taj način skraćuje vrijeme odziva. Uz logičke i ulazno-izlazne funkcije, upravljalo može izvoditi i različite operacije brojanja, mjerenja vremena i jednostavne aritmetičke operacije.

7

O kinematičkoj strukturi i načinu upravljanja uzmi-stavi manipulatora, ovisi mogućnost pozicioniranja hvataljke s obzirom na proizvoljnu točku unutar radnoga prostora, a to znači i mogućnost prilagođavanja promjenama u pogledu razmještaja okolne opreme. U mnogim zadacima uzmi-stavi manipulatori mogu izvoditi operacije jednako uspješno kao i industrijski roboti, a da pri tome zauzimaju manje prostora, i imaju pet do deset puta nižu cijenu. Međutim, zbog jednostavnog upravljačkoga i regulacijskoga sustava, kretanjem hvataljke između dvije radne pozicije ne može se precizno upravljati, odnosno slijediti unaprijed zadanu trajektoriju, što priječi složeno umetanje ugradbenih elemenata.

8

Industrijski je robot automatski upravljan, programabilan, višenamjenski manipulacijski stroj otvorenog kinematičkog lanca s više stupnjeva slobode gibanja. Sposoban je izvoditi razne operacije rukovanja (ugradbenim elementima, alatima itd.), ili bilo koje druge operacije posredstvom specijalnih uređaja ugrađenih na završnom dijelu kinematičkoga lanca tj. robotske ruke. Za razliku od uzmi-stavi uređaja, sposoban je izvoditi najsloženije putanje, i s određenom točnošću, brzinom i orijentacijom doseći bilo koju točku u radnome prostoru bez ikakvog prepravljanja. Upravljan je stoga računalom, koje obrađuje složene kinematičke i dinamičke proračune gibanja pojedinih članaka, čije sinkrono kretanje mora osigurati zadano gibanje vrha robotske ruke.

INDUSTRIJSKI ROBOTI

9

Robot se u osnovi sastoji od baze, ruke, završnoga zgloba i izvršnoga članka (efektora): hvataljke, alata, zavarivačkoga pištolja itd.

Ruka robota definira radni prostor robota, a nosi završni zglob i izvršni članak kao svoje ekstremitete.

Sl. 3. Industrijski robot

Kinematsku strukturu robota čine najmanje tri stupnja slobode gibanja, dok se dodatni stupnjevi najčešće dograđuju na završni zglob, omogućujući slobodnu orijentaciju izvršnoga članka u prostoru (ne uračunavaju se u broj stupnjeva slobode robota).

10

Postoji više kinematskih struktura robota: sferna, revolutna, cilindrična, kartezijska, SCARA i delta (robot paralelne strukture).

Sl. 4. Osnovne kinematske strukture robota

delta http://www.youtube.com/watch?v=yxsgu_uzxQQ

11

U pogledu kinematike montažnih radnji, najveći broj gibanja počiva na pravocrtnom uspravnom i vodoravnom kretanju. Kartezijski i SCARA robot najbolje odgovaraju spomenutim zahtjevima, ali isto tako u pogledu brzine, točnosti i krutosti mehaničke strukture. Robot cilindrične kinematske konfiguracije također omogućava vertikalna gibanja slično kartezijskom robotu, ali s važnom sposobnošću da djeluje radijalno u radnome prostoru od 360°.

Takva konfiguracija omogućava dobro iskorištenje prostora u montažnome sustavu i posluživanje u različitim smjerovima.

12

SCARA (Selective Compliance/Compliant

Assembly/Articulated Robot Arm) robot, čija struktura podsjeća na ljudsku ruku u vodoravnome položaju, prije je svega oblikovan za montažne zadaće. Odlikuju ga velika preciznost i brzina sklapanja u uspravnome smjeru, sa svega četiri stupnja slobode gibanja.

http://www.robots.com/blog.php?tag=44

13

Razlozi su sadržani u sljedećem: 1. Oblikovan je tako da oponaša pokrete ljudske ruke, te u slučaju

automatizacije postojećeg ručnog montažnog sustava, ne iziskuje velike promjene postupka sklapanja u odnosu na ručnu montažu.

2. Oblik njegova radnog prostora je u odnosu na ostale strukture obuhvatniji.

To znači da ima nesmetan pristup predmetima rada iz raznih smjerova - sprijeda, straga, s lijeva i s desna, što pruža više slobode kod oblikovanja radne stanice i mogućnost montaže složenijih sklopova.

Unatoč prednostima spomenutih struktura, i revolutni se robot u velikoj mjeri primjenjuje u montaži, iako mu točnost zaostaje u odnosu na ostale strukture.

SCARA i revolutni roboti imaju okrećuće zglobove, koji u višeosnom gibanju osiguravaju veću brzinu izvršnoga članka nego prizmatični zglobovi kartezijskoga robota.

Ali je zato upravljački sustav za robote s okrećućim zglobovima daleko složeniji, i traži više računanja za pretvorbu rotacijskoga kretanja u pravocrtno.

14

Kolaborativni roboti: izravna suradnja između čovjeka i robota

15

- sredstva unutarnjeg transporta: viličari, automatski vođena vozila, mobilni roboti

- odnos prema uređajima za pomicanje (koncept otvorenog/zatvorenog kinematičkog lanca)?

MOBILNI ROBOTI

16

Većina suvremenih robota pogonjena je elektromotorima, zbog postizanja većih brzina i točnosti, kao i lakšeg upravljanja. Najčešće se koriste istosmjerni i koračni motori. Istosmjerni motori uključuju povratnu vezu, koja osigurava učinkovitu regulaciju motora s obzirom na zadanu poziciju pogonjenog članka. Rad im je kontinuiran i ne stvaraju veliku buku. Koračni motori rade na principu pretvorbe diskretnih električkih signala u precizne kutne pomake − korake. Stoga se takvim

motorima jednostavno upravlja digitalnim računalima, generiranjem odgovarajućeg broja električnih signala za zadano kretanje. Međutim, zbog takvog načina rada uzrokuju vibracije. Osim toga, kod nepredviđenog opterećenja mogu uzrokovati greške u pozicioniranju, jer obično nisu upravljani putem povratne veze.

PRIGON ROBOTSKIH ČLANAKA

17

Hidraulični prigoni se uglavnom koriste za velike sile nošenja. U odnosu na električke znatno su skuplji, pa se, osim za teške terete, danas još samo koriste za pogon robota predviđenih da rade u zapaljivoj atmosferi, kao naprimjer u ličionicama, gdje se električki prigoni ne smiju primjenjivati. Pneumatski prigoni rijetko se primjenjuju zbog stlačivosti zraka, što stvara probleme pri upravljanju kod većih ubrzanja, kada se pojavljuju složene oscilacije. Pneumatski elementi najčešće se susreću na izvršnom članku robota − hvataljki za prihvat predmeta rada. Pneumatski i hidraulični prigoni koriste se i u kombinaciji s elektromotornim radi kompenzacije mase teških članaka.

18

Izvršni članak je alat pričvršćen na kraj robotske ruke, s namjenom izvršavanja predviđenih zadataka: hvatanja, vijčanja, ličenja, zavarivanja i slično.

U montaži su to najčešće operacije hvatanja, koje čovjek obično izvodi prstima.

IZVRŠNI ČLANAK

Obično su sačinjeni od dva, rjeđe tri, prsta, oblikovana sukladno značajkama predmeta rada, a mogu posjedovati i osjetila sile i/ili svjetlosna, induktivna i druga osjetila.

Fleksibilnost takvih hvataljki znatno je ograničena, prvenstveno dimenzijama i oblikom predmeta rada, pa se time općenito ograničava i fleksibilnost robota tijekom montažnoga procesa.

Da bi se omogućilo rukovanje različitim predmetima rada i izvođenje različitih operacija na istoj radnoj stanici, razvijeni su sustavi za automatsku izmjenu alata i izvršni članci s više alata.

No, u usporedbi s motoričkim i osjetilnim sposobnostima ljudske šake, suvremeni industrijski robotski alati za hvatanje još su uvijek primitivni.

19

Sl. 5. Hvataljka s dva prsta, opremljena osjetilima za silu i svjetlost

senzor sila i momenata

pričvrsne ploče (prirubnice)

20

Sl. 6. Sustav za automatsku izmjenu alata

Sl. 7. Izvršni članak s više alata

http://www.ati-ia.com/Library/video/FanucRobotVid_website_version.wmv

(http://quiss.net/products/rt-vision-t/)

21

Nekad nisu postojale industrijske norme za pričvršćivanje izvršnih članaka, koji su se onda morali posebno izrađivati za različite tipove robota, što je značajno poskupljivalo cijenu robotskih alata (ISO 9409-1 – prirubnice; Stand.Mech.InterFace). Automatska izmjena alata uzrokuje znatan gubitak vremena, u odnosu na vrijeme izvođenja montažne operacije, te se stoga takvi sustavi ne mogu primjenjivati u visokoproizvodnim uvjetima. Kod izvršnih članaka s više alata izmjena je daleko brža, ali takva rješenja traže veći radni prostor i otežavaju pristup predmetu rada. Stoga se velika pažnja posvećuje razvoju višeprstih antropomorfnih hvataljki, koje bi trebale motoričkim i osjetilnim mogućnostima osigurati hvatanje različitih oblika i mase.

http://www.robohand.net/

22

S obzirom na princip hvatanja, robotski alati mogu se razvrstati u sljedeće skupine: mehaničke, vakuumske, elektromagnetske, i ljepljive hvataljke. Mehaničke hvataljke se temelje na mehanizmu, pogonjenom električki, pneumatski ili hidraulički, koji pritiskom na stijenke predmeta rada ostvaruje silu trenja, dovoljno veliku za njegovo pokretanje, odnosno prenošenje. Mehanizam hvatanja obično se zasniva na principu dvoprstih ili višeprstih štipaljki.

PNEUMATSKE HVATALJKE

ELEKTRIČNE HVATALJKE

23

Jednostavnije hvataljke silu hvatanja ostvaruju putem opruge, a otpuštanje silom suprotnoj opružnoj (Sl. 8.f). Za veću ili promjenjivu silu prstiju, primjenjuje se izravno djelovanje pogonske sile na mehanizam hvatanja, dok otpuštanje može biti izvedeno putem opruge (Sl. 8.e).

Sl. 8. Neke tehnike hvatanja

24

Pri rukovanju osjetljivim predmetima rada, izrađenim od lomljivog, mekanog i općenito materijala na kojemu se ne mogu primijeniti velike sile hvatanja, prikladno je primijeniti hvataljku s prilagodbenim elementom, koji se dade širiti i skupljati. Obično su to gumeni elementi, koji se pod pritiskom zraka šire i prijanjaju uz stijenku predmeta rada, ostvarujući tako dovoljno veliku silu trenja.

Sl. 9. Hvataljka s prilagodbenim elementom

25

Uz oblik predmeta rada, glavni parametar za konstrukciju hvataljke je sila hvatanja. Razmotrit će se hvataljka s dvoprstim mehanizmom. Prilikom držanja predmeta rada, sila hvatanja mora biti dovoljno velika da spriječi njegovo klizanje pod djelovanjem gravitacijske sile. U slučaju da os sile hvatanja prolazi težištem predmeta rada, mogu se predvidjeti tri slučaja prikazana na slici 10.

26

Sl. 10. Utjecaj gravitacijske sile na klizanje predmeta rada

27

Klizanje se pojavljuje okomito na os sile hvatanja, koja se onda izražava

jednadžbom:

sinmgF

gdje su: F - sila hvatanja, N m - masa ugradbenog elemanta, kg g - gravitacija, m/s2 - kut nagiba hvataljke, rad μ – faktor trenja.

(1)

28

Ako se uzme u obzir i ubrzanje uzrokovano pravocrtnim kretanjem hvataljke (Sl. 11.), jednadžba (1) se proširuje na sljedeći način:

F

m g a

sin cos

gdje su: a - ubrzanje kretanja hvataljke, m/s2 - kut ubrzanja kretanja u odnosu na os klizanja, rad.

Sl. 11. Utjecaj ubrzanja pravocrtnoga kretanja hvataljke na silu hvatanja

(2)

29

Kod nekih montažnih zadataka kretanje hvataljke i predmeta rada može se odvijati u različitim smjerovima i orijentaciji. Kretanje također može biti i nepredvidljivo, ako robotski upravljački program odlučuje o kretanju s obzirom na stanje okoline koju registrira putem osjetilnih uređaja (inteligentna robotska stanica). Tada sila hvatanja treba biti najmanje:

F

m g a

U slučaju rotacijskoga kretanja treba uzeti u obzir djelovanje centrifugalne sile:

FmR

2

gdje su: - kutna brzina, rad/s R - polumjer zakrivljenosti putanje, m.

. (3)

(4)

30

Ako nije moguće hvatanje predmeta rada u točkama kolinearnim njegovome težištu (Sl. 12.), mora se uzeti u obzir djelovanje momenta, koji teži zakretanju predmeta rada oko osi sile hvatanja.

Sl. 12. Utjecaj momenta na silu hvatanja

31

mglF d F d

1 2

2 2

gdje su: l - udaljenost težišta predmeta rada od osi zakretanja, m d - širina plohe u dodiru s hvataljkom, m.

(5)

U stanju mirovanja hvataljke, sile F1 i F2 suprotstavljat će se momentu težinske sile na sljedeći način:

32

Iz jednadžbe momenata (5) proizlazi najmanja potrebna sila hvatanja:

F F Fmgl

d 1 2

2

U slučaju djelovanja uspravnog ubrzanja, sila hvatanja mora spriječiti jednako okretanje, kao i uspravno proklizavanje predmeta rada:

Fm g a l

d

m g a

2 ( ) ( )

. (7)

. (6)

33

Ako nije moguće osigurati odgovarajuću silu hvatanja, potrebno je koristiti oblikovne značajke predmeta rada i hvataljke (Sl. 13.). Ako takve oblikovne značajke ne postoje, nužno je primijeniti drugi princip hvatanja ili preoblikovati predmet rada.

Sl. 13. Korištenje oblikovnih značajki pri hvatanju predmeta rada

34

Vakuumska hvataljka inducira silu hvatanja na principu potlaka. Sila nošenja srazmjerna je razlici tlakova P, između tlaka u usisnoj zdjelici i onoga u okolini, i veličini radne površine nalijeganja usisne zdjelice A, odnosno površini djelovanja potlaka:

F P A

Vakuumske hvataljke posebno su prikladne za hvatanje ugradbenih elemenata ravnih i glatkih ploha (staklo, polirani metal i slično). Ravne i glatke plohe osiguravaju bolje prijanjanje usisne zdjelice, obično izrađene od gume ili sličnog materijala, čime se smanjuje utjecanje zraka iz okoline te ostvaruje veći potlak.

. (8)

35

Kod korištenja vakuumske hvataljke, treba voditi računa da sila nošenja ne nastupa odmah po dodiru s predmetom, uslijed vremena potrebnog za pražnjenje zraka iz usisne zdjelice. Vrijeme odziva ovisi o obujmu zdjelice i protoku zraka:

tV

QR

p

z

gdje su: tR - vrijeme odziva, s Vp - obujam usisne zdjelice vakuumske hvataljke, m3

Qz - protok zraka, m3/s.

F FH

gdje je faktor trenja između usisne zdjelice i dodirne plohe predmeta rada.

(10)

Ako se predviđaju vodoravna ubrzanja prilikom rukovanja predmetom rada, dozvoljena vodoravna komponenta sile iznosi:

(9)

36

Dopušteno vodoravno ubrzanje ne smije stoga biti veće od:

aF

mH

H

gdje su: aH - vodoravna komponenta ubrzanja, m/s2 m - masa predmeta rada, kg.

(11)

37

S obzirom da usisna zdjelica obično ima kružni oblik (Sl. 14.), dimenzioniranje vakuumske hvataljke svodi se na određivanje promjera zdjelice, d, m :

F Pd

m g

2

4

(12)

dg m

P 2

. (13)

Sl. 14. Usisna zdjelica (FESTO)

38

Uzimajući u obzir koeficijent sigurnosti, zbog mogućeg gubitka potlaka pri poroznom prijanjanju zdjelice, kao i mogućnost hvatanja s više usisnih elemenata, promjer zdjelice je:

dg m s

P nu

2

gdje su: s - koeficijent sigurnosti (1,5 do 3) nu - broj usisnih zdjelica.

(14)

39

Elektromagnetska hvataljka može se primijeniti isključivo za hvatanje predmeta rada izrađenih od magnetičnih materijala. Sila nošenja definirana je sljedećom jednadžbom:

FB A

2

02

gdje su: B - magnetni tok, Wb/m2

A - ukupna dodirna površina, m2

0 - apsolutna permeabilnost, 4 107

.

(15)

40

Isto se može izraziti putem magnetske sile H:

B HR 0(16)

HN I

l

(17)

BNI

l

R 0

gdje su: R - relativna permeabilnost s obzirom na zrak ili vakuum N - broj namota oko magnetne jezgre I - jakost struje, A l - dužina magnetskog polja, m.

(18)

41

Dakle, ako se uvrsti jednadžba (18) u (15), proizlazi da je sila nošenja elektromagnetske hvataljke:

FA NI

l

R

02

2

Ljepljive hvataljke najčešće koriste ljepljivu traku za prihvat predmeta rada. Otpuštanje se obično izvodi mehanički ili otpuhivanjem. Uglavnom se koriste za predmete rada malih dimenzija i mase.

. (19)

42

Podrška odabiru hvataljke

43

Za razliku od manipulatora, koji su uglavnom upravljani programabilnim logičkim kontrolerima/upravljalima (PLC), o radu robota brine upravljačko računalo. Takvo se računalo odlikuje svim značajkama računala opće namjene, uključujući procesor, memoriju, ulazno-izlazne jedinice, mogućnost programiranja višim programskim jezicima, kao i pohranu informacija na vlastite diskovne jedinice. Upravljačko računalo robota opremljeno je digitalno-analognim i analogno-digitalnim pretvaračima za kontinuirano i sinkrono upravljanje, praćenje i regulaciju rada robotskih prigona. Sadrži i digitalne ulaze i izlaze, koji omogućavaju usklađeni rad s okolnim digitalno upravljanim uređajima (dodavačima, transporterima, hvataljkama i slično) ili njihovim logičkim upravljačima.

UPRAVLJANJE ROBOTA

44

Način programiranja robota, odnosno njegovog upravljačkog računala, prvenstveno ovisi o programskoj podršci.

Suvremeni robotski upravljački sustavi temelje se na najmanje jednoj od tri sljedeće metode programiranja:

učenje pomoću upravljačkog privjeska (teach-in pendant),

snimanje pokreta,

nezavisno programiranje (off-line).

Upravljački privjesci

45

Učenje robota pomoću upravljačkog privjeska odvija se tako da operator, pomoću upravljačkih tipki na privjesku, vodi robotsku ruku po zamišljenim međutočkama predviđene putanje, pohranjujući svaki put dobivene koordinate međutočaka i radne parametre u memoriju upravljačke jedinke. Putem radnih parametara mogu se zadati: način kretanja vrha robotske ruke između dvije točke (pravocrtni, kružni ili slobodni), brzina kretanja, digitalni signali i ostali radni parametri pomoćnih uređaja i izvršnoga članka (naprimjer za hvataljku − otvorena ili zatvorena, kod zavarivačkog alata −

brzina žice i jakost struje). Zapamćeni koraci tvore upravljački program koji se potom može ciklički ponavljati u okviru definiranoga radnog procesa.

46

Ova je metoda programiranja robota jednostavna i ne zahtijeva poznavanje računalnoga programiranja. Nedostaci su: - otežano precizno pozicioniranje i orijentiranje izvršnoga članka,

jer se uglavnom temelji na vizualnoj procjeni; potom - mogućnost ozljede operatora, budući se programiranje odvija u

radnome prostoru robota; - prekid radnog procesa robota tijekom programiranja. Potonji nedostatak posebno je neprihvatljiv u proizvodnji različitih proizvoda malih količina i serija, gdje je učestalost programiranja, odnosno prilagođavanja robota novim radnim zadaćama, vrlo velika. Kao nedostatak treba još dodati nemogućnost kreiranja složenijih programskih struktura (povratne petlje) i pomoćnih aritmetičko-logičkih operacija.

47

Snimanje pokreta zasniva se na vođenju ruke robota po predviđenoj putanji, dok za to vrijeme upravljački sustav u unaprijed određenim intervalima (obično 0,01 s) pohranjuje koordinate pojedinih zglobova. Metoda se koristi kada robot treba izvoditi izrazito složena, ali ne posebno precizna gibanja, kao naprimjer kod ličenja.

48

Nezavisno programiranje temelji se na računalnoj simulaciji robotske kinematike te pruža mogućnost programiranja na računalu nezavisnom od robota, ne ometajući tako njegov rad u proizvodnji. Pritome se koriste odgovarajući upravljački jezici: AML/2 (A Manufacturing Language), VAL (Versatile Assembly Language), ARMBASIC, V+ i drugi. Vrlo su slični programskim jezicima opće namjene, pa omogućavaju kreiranje složenih programskih struktura i aritmetičko-logičkih operacija, s tom razlikom da obuhvaćaju još i naredbe kretanja (MOVE, OPEN, CLOSE, LINEAR itd.). Pomoću takvih jezika jednostavno se programiraju vrlo složene putanje, numeričko pozicioniranje, kreiraju složeni algoritmi odlučivanja i slično. Rezultat programiranja ispituje se na računalu korištenjem grafičkog simulacijskog programa. Tako se pogreške u programiranju otklanjaju kroz simulaciju i animaciju, a ne izravnim probama na robotu, koje mogu biti uzrok oštećenja robota ili okolnih uređaja.

49

Nezavisni načini programiranje sve se više zasnivaju su na CAD/CAE/CAM sustavima i interaktivnoj grafičkoj animaciji, te ne iziskuju programiranje u nekom od upravljačkih jezika. Tako se ujedno problematika primjene robota smješta u širi proizvodni kontekst (CE, PLM: COSIMIR − CIROS VR, ADW, Adept/Silma Production Pilot, Catia/Delmia, Siemens NX-PLM/Tecnomatix − Robcad, OpenRAVE; ROS, RoboLogix). Montažna zadaća se kinematički postavi u trodimenzionalnom prostoru, a odgovarajući program (postprocesor) prevede simulirana gibanja u kôd upravljačke jedinice robota.

Od 80-ih godina 20. stoljeća razvijaju se sustavi za automatsko programiranje koji nisu orijentirani na elementarne pokrete, već prema rješenju cjelovite montažne zadaće (AUTOPASS, RAPT, LAMA...). Takvi sustavi, pored ostaloga, interpretiraju oblikovne značajke predmeta rada za izvođenje potrebnih operacija. Stoga uključuju znanje o geometriji i strategijama postupanja (AI).

Assembly automation without programming http://www.smerobotics.org/AUTOMATICA/exhibit-02-2016.html

52

Kod izbora se koriste sljedeći kriteriji:

broj stupnjeva slobode gibanja

oblik i veličina radnog prostora

preciznost

kapacitet rukovanja (nosivost)

brzina i ubrzanje

krutost

metoda programiranja

posebni zahtjevi (radnog okružja, integracija).

IZBOR MANIPULATORA I ROBOTA ZA MONTAŽU

53

Broj stupnjeva slobode gibanja određuje pokretljivost manipulativnih članaka. U većini su slučajeva potrebna najmanje tri stupnja slobode. Robot sa šest stupnjeva slobode sposoban je bez ograničenja unutar radnog prostora doseći bilo koju točku, prateći zadanju putanju i orijentaciju. Veći broj stupnjeva slobode pruža veću fleksibilnost, ali bitno povećava cijenu opreme. Stoga kriterij za određivanje potrebnog broja stupnjeva slobode gibanja treba odrediti na osnovi geometrijskih zahtjeva sklopa i sklapanja, očekivanih prostornih prepreka i zahtijevane fleksibilnosti.

54

Preciznost:

točnost pozicioniranja izvršnog članka u zadanoj točki,

ponovljivost (preciznost) − sposobnost manipulatora da

ponavljajući izvodi pozicioniranje s odgovarajućom točnošću. Ponovljivost je važniji kriterij za proizvodne uvjete. Zahtjevi u pogledu ponovljivosti ne trebaju biti posebno visoki, ako ugradbeni elementi i oprema posjeduju vodljive površine (zakošenja, utore itd.), i/ili hvataljka posjeduje izvjesnu elastičnost i prilagodljivost (Sl. 15.).

Veličina i oblik radnog prostora definiraju se na osnovi radnih točaka i zahtijevanoj orijentaciji ugradbenih elemenata, odnosno izvršnog članka.

55

Sl. 15. Princip rada prilagodljive hvataljke

Compensator Remote Center Compliance − RCC (ATI-IA)

56

U montaži se najčešće zahtijeva ponovljivost od 0,05 do 0,1 mm. Stroži se zahtjevi susreću tek kod sklapanja proizvoda malih dimenzija, naprimjer u montaži mikroelektroničkih komponenata ili satova, gdje je potrebno osigurati ponovljivost i do 0,001 mm. U slučaju kinematičkih struktura s okrećućim zglobovima, mora se uzeti u razmatranje i kutna ponovljivost, kojom se izražava odstupanje od zadane orijentacije.

57

Brzina rukovanja je određena brzinom izvršnoga članaka, postignuta pod punim opterećenjem. U montaži se uglavnom pojavljuju kratke kretnje za vrijeme kojih pogonski sklop ne može dostići svoju punu brzinu. Stoga je mnogo važniji kriterij ubrzanje izvršnog članka, koje se ostvaruje pri složenome gibanju, odnosno kada se svi članci kinematičkoga lanca pokreću.

Kapacitet rukovanja označuje masu kojom je potrebno rukovati. Pritome treba uzeti u obzir, uz predmet rada, i mase izvršnoga članka, senzora, kamere i ostalih uređaja.

Krutost manipulatora izražava se veličinom otklona izvršnoga članka od zadane pozicije i orijentacije uslijed djelovanja sila i momenata. Kinematska struktura SCARA i kartezijskog robota odlikuju se visokom krutošću.

58

Spone (neke s mogućnošću preuzimanja CAD modela):

www.yaskawa.com

www.motoman.com

www.fanuc.com

www.adept.com

www.destaco.com

www.ati-ia.com

www.festo.com

www.schunk.com

www.intelligentactuator.com

www.cognex.com