nenad sandic roboti

7/28/2019 Nenad Sandic ROBOTI

1/28

VISOKA TEHNIKA KOLA STRUKOVNIH STUDIJANOVI BEOGRAD

Seminarski rad- INDUSTRIJSKI ROBOTI I MANIPULATORI I

NJIHOVA PRIMENA U INDUSTRIJI -

Student:Nenad Sandibr. indeksa: 210/2010

Valjevo, 2013.


2/28

SADRAJ

Strana

1. UVOD........................................................................................................................1

1.1. Razlika izmeu pojmova robot i manipulator.............................................................2

2. MANIPULATORI.....................................................................................................2

3. INDUSTRIJSKI ROBOTI.........................................................................................43.1. Tipovi i karakteristike industrijskih robota.................................................................4

3.2. Komponente industrijskog robota...............................................................................5

3.3. Programiranje robota..................................................................................................7

3.4. Stepeni slobode.........................................................................................................12

4 PODELA INDUSTRIJSKIH ROBOTA PREMA NAMENI I NJIHOVEKARAKTERISTIKE................................................................................................15

4.1. Roboti za seenje......................................................................................................16

4.2. Roboti za bruenje,poliranje, izravnjavanje, finiiranje ifinu obradu zavrnog proizvoda...............................................................................17

4.3. Roboti za rukovanje proizvodima.............................................................................17

4.4. Roboti za paletiranje.................................................................................................18

4.5. Roboti za hermetiko zatvaranje i lepljenje..............................................................19

4.6. Roboti za farbanje,prskanje i obloivanje.................................................................20

4.7. Roboti za zavarivanje...............................................................................................21

5. BEZBEDNOST INDUSTRIJSKIH ROBOTA........................................................23

6. MOBILNI ROBOTI.................................................................................................24

6.1. Podsistemi mobilnih robot........................................................................................25

7. LITERATURA.........................................................................................................26


3/28

INDUSTRIJSKI ROBOTI IMANIPULATORI I NJIHOVA

PRIMENA U INDUSTRIJI

Uradio:

Nenad

Sandi

VTNovi Beograd Strana 3

1 UVOD

Pod pojmom robot podrazumevamo elektro-mehaniku jedinicu koja je u stanju da autonomno, ponekom programu, ili pod kontrolom oveka izvodi oreene zadatke. Da bismo odvojili ovako definisanuelektro-mehaniku jedinicu od obine maine moramo ovu poetnu definiciju dopuniti sa par osobina, ato su: sposobnost kretanja po okolini u kojoj obavlja svoju funkciju, operativnost mehanikom rukom,sposobnost opaanja sredine u kojoj se nalazi i manipulacija u toj sredini, inteligentno ponaanje uuglavnom u smislu oponaanja zivotinja i ljudi. Potreba za ovakvim mainama se ispoljila izuzetno rano

u ljudskoj istoriji u smilu potrebe za vestakim pomocnicma u raznim opasnim i zahtevnim situacijama.U potpunosti autonomne maine su se pojavile tek sredinom 20-og veka. Zahtev za obavljanjem raznihposlova efikasnije, jeftinije i sa mnogo veom pouzdanou doveli su do toga da se roboti najvieeksploatiu i razviju u oblasti industrije. Upotreba robota u ovakvoj sredini(industrijskoj) je uglavnom uoblastima: proizvodnje, sklapanju, pakovanju, transportovanju, istraivanju svemira i zemlje, oblastimamedicine, laboratorijskom istraivanju, i masovnoj proizvodnji potroakih i industrijskih proizvoda

Poto nigde ne moemo nai tanu i jasno utvrenu definiciju robota, tipini robot mora posedovatinekoliko od dole navedenih svojstava:

Vetaki je napravljen

Sposban je da opaava okolinu, manipulie i komunicira sa stvarima u njegovoj neposrednojokolini

Ima sposobnost donoenja odluka pomou automatske kontrole ili preprogramirane sekvencekoraka koja se unosi na osnovu prikupljenih informacija o sredini u kojoj se nalazi

Programabilan je Kree se pomou jedne ili vie osa rotacije ili translacije Pravi koordinirane pokrete Kree se bez ljudske pomoci Ima nameru i svrhu


4/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Osnovna podela robota prema stepenu slobode je podela na industrijske robote koji se kreu u skupudiskretnih lokacija, i na autonomne robote koji imaju interakciju sa okruenjem

1.1. Razlika izmeu pojmova robot i manipulator

Robot se prema ISO standardima definie kao automatski voen, reprogramabilni,vienamenski manipulator koji je programiran po tri ili vie osa. Pod pojmom i podrujemrobotike u tehnikoj praksi uobiajeno se smatra prouavanje, dizajniranje i korienje robota uindustrijskoj proizvodnji.

Manipulaor je ureaj koji se nalazi pod ljudskim upravljanjem da bi se manipuliralo odreenimpredmetom u proizvodnji, bez direktnog kontakta. Takvi su materijali najee radioaktivni ilibioopasni, ili se radi o predmetima koji se nalaze na nepristupanim mjestima. To su najeemehanizmi koji nalikuju ekstremitetima (najee rukama) u sklopu robotskih sustava i koji sesastoje od niza lanova (najee kliznih ili rotacisjkih parova sa najniim stupnjevima slobodagibanja) i koji manipuliraju predmetima dajui im odreeni broj stupnjeva sloboda gibanja u

prostoru.

2. MANIPULATORI

Manipulatori su mehanizmi s otvorenim kinematikim lancem, pogonjeni pneumatskim,hidraulikim ili elektrikim progonima. Kinematika struktura uzmi-stavi manipulatoraodreena je uglavnom s dva, tri ili etiri stepena slobode kretanja. Omoguavaju dovoenje i/ilisastavljanje predmeta rada s obzirom na proizvoljno zadane pozicije unutar radnog prostora.

Manipulator hvata predmet rada sa transportne trake, pomou mehanike, magnetne ilivakuumske hvataljke, zavisno od karakteristika predmeta (konstruktivne, fizike i druge) imontanog zadatka. Postavlja ga na eljenu poziciju i otputa. Ciklus se nadalje ponavlja uzadatom radnom taktu i u skladu sa upravljakim signalima.

Slika 2.1. Naini kretanja Uzmi/stavi manipulatora

U zavisnosti od strukture manipulatora i zadatka koji izvodi, ostvaruju se razliita kretanjapredmeta rada.


5/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Prvi nain primjenjuje se kada predmeti rada imaju uske tolerancije uklapanja, drugi kadanemaju uske tolerancije i mogua je greka pozicioniranja, a trei kada je put sastavljanjarelativno mali. Put sastavljanja je putanja, obino pravolinijska i uspravna, koju predmet prelaziod trenutka dodira ili interferencije s drugim ugradnim predmetom, sve dok ne zauzme svojkrajnji poloaj u sklopu.

Postoje i druge realizacije uzmi-stavi manipulatora, koje se ostvaruju kombinacijom razliitihvrsta kretanja u razliitim ravninama. Danas se veinom proizvode manipulatori modularnogtipa, to omoguava ostvarivanje razliitih kinematikih struktura jednostavnom zamenom

pokretnih elemenata.

Slika 2.2. Modularna realizacija manipulatora

Kretanjem manipulatora upravlja se pneumatskim i elektrinim digitalnim logikim elementima,a sve vie programabilnim logikim kontrolerima (PLC - Programmable Logic Controller).PLC je ureaj koji se sastoji od:

mikroprocesora (CPU - Central Processor Unit), memorije i ulazno-izlazne jednice.

Princip rada zasniva se na prikupljanju ulaznih logikih signala, njihovoj obradi (u skladu supravljakim programom) i definisanju odgovarajuih izlaznih logikih signala.


6/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Za razliku od raunara, koji izvodi nizove vrlo sloenih operacija, PLC obrauje pojedinanoili kroz kratke procedure (if-then-else, ako-onda-inae), jednostavne logike signale: 0/1,yes/no (da/ne) ili true/false (ispravno/neispravno), u vrlo kratkim vremenskim intervalima,osiguravajui gotovo paralelno upravljanje pojedinim izvrnim elementima manipulatora tokomrada. Za razliku od raunara koji uitava program u memoriju po zadavanju odgovarajuenaredbe, u PLC-u programi su uitani u memoriji i na taj nain skrauje se vreme odziva. Uzlogike i ulazno-izlazne funkcije, PLC moe da izvodi i razliite operacije brojanja, merenjavremena i jednostavne aritmetike operacije.

U zavisnosti od konstrukcije i naina upravljanja uzmi-stavi manipulatora, zavisi mogunost

pozicioniranja hvataljke, s obzirom na proizvoljnu taku unutar radnoga prostora, a to znai imogunost prilagoavanja promenama u pogledu razmetanja okolne opreme. U mnogimzadacima uzmi-stavi manipulatori mogu izvoditi operacije jednako uspeno kao i industrijskiroboti, a da pri tome zauzimaju manje prostora, i imaju pet do deset puta niu cijenu.

Meutim, zbog jednostavnog upravljakog i regulatorskog sisitema, kretanjem hvataljkeizmeu dve radne pozicije ne moe se precizno upravljati, odnosno slediti unapried zadanatrajektorija, to onemoguava sloeno postavljanje predmeta rada.

3. INDUSTRIJSKI ROBOTI

Pod industrijskim robotom smatra se automatski kontrolisan, reprogamabilan, vienamenskimanipulator u tri ili vie osa. Oblasti upotrebe industrijskih robota su: zavarivanje, farbanje,

pick & place, pakovanje i paletiziranje, kontrola kvaliteta proizvoda, testiranje... Sve oveposlove karakterie potreba za visokom preciznou, izdrljivou i brzinom. Industrijskiroboti su dostupni u velikom opsegu veliina, oblika, i konfiguracija. Projektuju se i proizvodesa potrebom da zadovolje razliite zahteve u proizvodnji koji se mogu ogledati u vidu potrebeza obavljanjem odreenog posla, zatim rad u tekim ili specifinim vremenskih i proizvodnimuslovima,itd.

3.1. Tipovi i karakteristike industrijskih robota

Prema nainu upravljanja roboti se dele na servo ili druge vidove: Industrijski roboti mogu bitiupravljani servo mehanizmom ili na neki drugi nain. Roboti upravljani putem servo sisistemasu kontrolisani uz pomo senzora koji kontinualno prate ose robota i sve ostale komponentekoje su vane za pozicioniranje i brzinu kretanja. Ovako sakupljene informacije se porede sa

pretpostavljenim referentim parametrima koji si programirani i sauvani u memoriji robota.Roboti upravljani na drugi nain nemaju sposobnost rada na principima povratne sprege jernemaju informacije u trenutcima dok obavljaju svoju funkciju, ve su upravljani pomousistema mehanikih prekidaa i limitera.

Industrijski roboti mogu se daljinski programirati tako da svoje funkcije obavljaju pomouprogramiranja odreene putanje kretanja koju kruno u procesu proizvodnje ponavljaju.Ovaj


7/28



Uradio:

Nenad

Sandi


vid programiranja robota se zasniva na raznim tehnikama kontrole kretanja robota. Tri tipaputanje koje su najkorisnije i najee se koriste u upotrebi industrijskih robota su:

Point-to-Point Path (Praenje od take do take) Controlled Path (Kontrolisana putanja) Continious Path (Ponavljajua putanja)

Point-to-Point path metoda se zasniva na projektovanju robota tako da se oni u okviru svojegopsega kretanja kreu od take do take koja se unapred unosi u njegovu memoriju. Uautomatskom modu rada javlja se problem u odstupanju od praenja tano zadatih putanja.

Razlog za ovakva dodue manja odstupanja su varijacije u zdruenoj geometriji, varijacija pribrzini kretanja, itd. Predvianje greaka i odstupanja u putanjama je teko i shodno tomeupotrebom ovog metoda moe se doi u potencijalno opasne i nesigurne situacija i ak seugroziti bezbednost osoblja u neposrednoj okolini. S obzirom na jednostavnost postupka ovaj

pristup se zbog gore navedenih mana ne moe u potpunosti odbaciti ve se primenjuje usituacijama kada sam proces proizvodnje ne zahteva veliku preciznost i kada je opasnost odvelikih havarija minimalna.

Controlled Path metoda se zasniva na projektovanju robota tako da putanja ili reim kretanjaobezbeuje kretanje koje prati predvidljivu (kontrolabilnu) putanju i orijentaciju dok robot

putuje od tacke do tacke. Transformacije koordinata potrebne za upravljanje hardverom su

izraunate pomou kompjuterskog sistema samog robota. Korienjem ovog pristupa smanjujese opasnost od havarije i poveava bezbednost u odnosu na gore navedeih postupak.

Robot iju putanju kontrolie pohranjivanje velikog broja ili bliskih uzastopnih obimnih tacakau memoriji tokom reda koji se ui je robot kontrolisan pomou metode kontinuirane putanje. Utoku ovog vremena i dok se robot pomera koordinatne take u u koordinatnom prostoru sekontinuirano prate u fiksno postavljenom vremenu, npr. 60 puta u sekundi, nakon ega sesmetaju u memoriju samog sistema robota. Kada se robot prebaci u automatski reim rada,

program se ponavlja iz memorije i kopija putanje se kreira.

3.2. Komponente industrijskog robotaIndustrijski roboti sadre 4 glavne komponente, a to su:

Mehaniku jedinicu Pogonski sistemi Sistem upravljanja Alate


8/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Slika 3.1 Osnovni elementi industrijskog robota

3.2.1. Mehanika jednica

Pod pojmom mehanike jedinice industrijskog robota smatra se uglavnom manipulatorskaruka, meutim pored nje komponente koje su takorei zdruene sa njom u jednu celinu fabrikimehaniki ram sa orudjem koje podrzava mehanicku povezanost i zlgobove , aktuatore(linearne ili rotacione), kontrolne ventile i senzore. Fizike dimenzije, dizajn, robusnost i ostale

osobine zavise od zahteva.

3.2.2. Pogonski sistemi

Sistemi napajanja mogu biti: elektrini, hidraulini i pneumatski. Odabir jedne od ovdenavedene opcije se vri na osnovu specificiranog zahteva za performansama, ceni i mestu nakome se doticni sistem postavlja. Naime uzimajui za primer industrijskog robota za farbanje,

pri odabiru sistema napajanja za robot mora se uzeti u obzir da se radi u sredini koja je lakozapaljiva pa se ne sme koristiti nikako elektrini sistem ili bilo sta sto moe dovesti dovarnienja. U ovom konkretnom primeru koristi se hidraulini pogon. Pneumatski pogon je

karakteristian za robote za podizanje i prenos manjih tereta. Takodje treba uzeti u obzir da sepri izabiru odreenih pogonskih sistema, mora imati u vid snage koje oni mogu da proizvedu.


9/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Hidraulini pogon se koristi pri radu sa srednjim ili tezim optereenjima, ili kada se eliprecizniji rad nego to moe da se postigne sa pneumatskim pogonom.Roboti napajanieletrinim pogonom su najzastupljeniji u industriji. Koriste se i AC i DC napajani motori kojielektrinu energiju prenose do mehanikih aktuatora i odgovarajuih sistema upravljanja.Upravljanje kretanjem je mnogo bolje, a i funkcionalnost je bolja nego kod hidraulikih i

pneumatskih. Primer je potreba za naglim zaustavljanjem sistema usled kvara ili neocekivanihsituacija. U takvoj situaciji je mnogo lakse i brze ugasiti sistem napajan strujom negohidraulini i pneumatski

Najbolje reenje je svakako elektrino napajanje,a zatim hidraulino, dok pneumatsko donosinajmanju snagu, pa se shodno tome izabir zasniva na kompromisu izmedju performansi,

bezbednosti, ceni i zahtevanih parametara.

3.2.3. Sistemi upravljanja

Za upravljanje industrijskim procesima koriste se bilo ugraeni mikroprocesori ili eksterniraunari. Oni su u mogunosti da obavljaju u potpunosti numerike funkcije potrebne zaoperativnost, kao i da komunicira sa senzorima, alatima i raznoraznim perifernim elementima.Sistem za upravljanje izvrava memorisane funkcije za trenutno prikupljanje informacija sasenzora, braniranje i integraciju opreme. Programabilni kontroleri mogu biti realizovani prekoonlajn ili oflajn daljinskih stanica prenoseci elektronske podatke pomou raznoraznih

komunikacijskih mreza medju kojima su najzastupljeniji ethernet, gprs, DH+, i ostali vidovikomunikacije.

Istovremeno razvijeni su i sistemi za samostalnu dijagnostiku pri raznim kvarovima. Ovoujedno i olaksava odravanje i smanjuje vreme u kojem je sistem van stroja radi toga.Istovremeno prednost korienja kontrolera u ovakvim situacijama je u tome to veinadananjih kontrolera ima dovoljan kapacitet da se deo memorije koji nije upotrebljen moeiskoristiti kao kontroleri nekih drugih maina i procesa. Programiranje ovakvih kontrolera jespecifino jer za raliku od drugih oblasti, nije bilo standardizovanja programiranja robota,pa jesvaki proizvoa razvio specifine metodne, to zahteva specijalni trening i osoblje.

3.3. Programiranje robota

Kao to smo gore naveli, do standardizovanja programiranja jo uvek nije dolo na nekomznaajnom nivou, pa postoji niz programskih paketa i reenja koja variraju od proizvoaa do

proizvoaa.Meutim bez obzira na ovo, programiranje i kontrola kretanja mehanike rukeiako se razlikuje od proizvoaa do proizvoaa, ima nek dodirne take makar u zahtevimakoji su svakako isti za odreenu situaciju. Postoji standarni set pokreta koje svi proizvoaikoriste.Sam program se je predstavljen u vidu niza naredbi koje izvravaju odreene korake.Ovi koraci mogu biti, bilo pozicija, funkcionalna operacija, zajedno sa ostalim informacionim

podacima koji mogu biti: brzina, kanjenje,ulazni i izlazni podaci, izvrne operacije, itd. Pri

pisanju samog programa mora se uspostaviti geometrijsko fizika veza izmeu robota i ostaleopreme ili posla koji robot treba da obavi.


10/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Da bi se postiglo zadavanje ovih taaka po kojima e se robot kretati u okviru svojih opsegarada potrebno je upravljati runo robotom i omoguiti mu da fiziki zapamti(memorie)pozicione (koordinatne) take. Da bismo isprogramirali robot na ovaj nain, kao i odrediliostale potrebne informacije najzastupljenije su tri metode programiranja :

lead through walk-through off-line

3.3.1. Lead-Through programiranje (uenje) robota

Ova metoda ui robot koristei standardni dodatak za uenje (system upravljanja robota jeprebaen u mod za uenje), to doputa obueno osoblje da fiziki sprovede robota krozeljenu sekvencu (redosled) dogaaja time aktiviranjem odgovarajueg viseeg prekidaa.Robot se poduava o pozicijama i funkcionalnim podatcima pri emu se u njega upisuje noviprogram. Standardni dodatak moe biti jedini izvor pomou koga se uspostavlja programrada robota, ili pak se moe koristiti zajedno sa dodatnim konzolama ili samim kontrolerom urobotu. Pri korienju ove tehnike za poduavanje ili programiranje, osobe koje vre to

programiranje se mogu nalaziti u opsegu rada samog robota uz iskljuene bezbednosnesisteme.

Slika 3.2. Robot koji se programira metodom Lead through


11/28



Uradio:

Nenad

Sandi


3.3.2. Walk-Through programiranje (uenje) robota

Osoba koja obavlja poduavanje ima direktan fiziki kontakt sa manipulatorsko rukom robota iu potpunosti ima kontrolu nad pokretima te robotske ruke, sa kojom runo prolazi kroz

pozicije u okviru eljenog opsega same ruke.

3.3. Robot koji se programira metodom walk through

U toku ovoga procesa sam kontroler robota skenira i memorie koordinate na fiksnojvremenskoj osnovi. Kada se robot zatim postavi u automatski reim rada, ove vrednosti iostale informacije se ponavljaju i program se izvrava prema tome kako je nauen. Sa ovommetodom programiranja, osoba koja se bavi uenjem je u potencijalnoj opasnosti iz razloga to

je operativni sistem bezbednosti ili deaktiviran ili van funkcije.

Slika 3.4. Teach pendant (dodatak za uenje robota)

3.3.3. Off-Line programiranje
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Teach_pendant.JPG


12/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Ova metoda se zasniva na procesu upisivanja zahtevane sekvence koraka ili pozicija ifunkcionalnih operacija na daljinskoj kompjuterskoj konzoli. S obzirom da se sama konzolanalazi na odreenoj udaljenosti pisani program mora da bude prebaen do kontrolera robota iistovremeno mora da bude uspostavljena stabilna veza izmeu konzole i kontrolera kako bi se

precizne informacije prenele robotu i ostaloj opremi sa ciljem efikasnog koordinisanjapokretima robota.Program se moe direktno prebaciti ili pomou raznih memorijskih jedinica(CD, kasete,f loopy disk).

Nakon to se program u potpunosti prebaci do samog kontrolra, bilo lead-through bilo walk-

through metoda se moe koristiti za pribavljanje informacija o stvarnim koordinatama pozicijaza ose robota.

3.5. Off-line programiranje


13/28



Uradio:

Nenad

Sandi


3.6. Programiranje pomou ROBOCAD softvera

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

Podrka za rad sa kompozitnim materijalima Odeljak za korisniko definisanje potreba poev od standardnih zahteva do specijalni

dodataka Mogunost proraunavanja sloenih funkicija u vidu implemntiranog softvera za

pojednostavljeno reavanje matematikog modela Obezbeuje irok spektar dinamikog optereenja koji varira bilo u smislu vrednosti i

pravca Raliiti tipovi konica,opruga,hidraulikih ili korisniki definisanih Analitiko i numeriko definisanje problema Izvetaj o potencijalnim deformacijama kontrukcije u bilo kom trenutku je dostupan Grafiki prikaz poremeaja u raznim jezgrima Proveru izdrljivosti konstrukcije Vizuelizaciju kontrukcije u realnom vremenu(slow-fast reim) Automatsku pretragu optimalnog konstrukcionog reenja

Podrku za prenos podataka preko interneta

Pri programiranju robota sa bilo kojom od gore navedenih tehnika uglavnom je potrebno daprogram bude verifikovan i blago modifikovan prema informacijama o pozicijama koje dobija.Ova procedura se naziva programsko podeavanje i obino se sprovodi u delo u samom moduuenja operacija. Poduava runo vodi ili sprovodi robot kroz programiranje korake. Ponovose susreemo sa problemom bezbednosti zbog deaktiviranih bezbednosnih sistema. Jedan odnaina dodatnih bezbednosnih koraka preduzetih za predupreivanje ovog problema jeograniavanje brzine kretanja robota u ovom reimu uenja na 250 mm/s.

Problem poziconiranja robota ne moe se svesti na pravolinijski problem u smislu da je glavni

problem dovoenje zavrnog ureaja robota u odreeni poloaj, ve se mora uzeti u obzirpozicioniranje celokupnog sistema robotske ruke, i to ne samo da je potrebno odrediodreeni poloaj robota ve i kretanje izmeu pomenutih poloaja. Shodno tome postoji
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Offline_teaching_welding_001.png


14/28



Uradio:

Nenad

Sandi


nekoliko naina kretanja robota koji reavaju odreene probleme i ispunjavaju zahteve.Zglobovno ili pomeranje po osi je oigledno brzo ali izvodi se od luka do luka. Kretanje naosnovu koordinatnih taaka jeste pravolinijsko ali zahteva pokretanje mnogo vie osa i veusnagu upravljanja. Cirkularni (rotacioni) pokreti takodje su moguci kao sto su mogui i

promenljivi tipovi poloaja na osnovu zaustavljanja ili provlaenja kroz odreene pozicije.Brzina bilo kog pokreta se takoe moe precizirati poev od skoro neprimetnog pokreta do2,5 m u sekundi, zavisno od tipa robota. Meutim ova gore navedena brzina se retko via u

praksi. Da bi robot uzajamno delovao sa sredinom u kojoj se nalazi uz programirano kretanjenalaze se i programirane odreene funkcionalne operacije. Ovo se postie pomou 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 ukljui izlaz koji prikazuje upozoravajui

signal ili ak binarni ulazni signal koji bira program robota po kome e on izvravati traenizadatak. Robot se moe ponaati i kao PLC (programabilni logiki kontroler).

Da bi se u potpunosti savladale metode programiranja pozicije i kretanja robota potreno jenekoliko godina. Iskusni programeri e nekad pokuati da iskoriste pokrete zglobova to jevie mogue da bi se postigla to vea brzina same ruke iako se prilikom korienja ovakvih

pokreta umanjuje maksimalna mogua brzina jednog manjeg pokreta.

3.4. Stepeni slobode

Bez obzira na samu konfiguraciju samog robota, kretanje po svakoj osi rezultira rotacionim ilitranslatornim pokretima. Broj osa kretanja (stepeni slobode) i njihov raspored , zajedno sanjihovom sekvencom operacija i strukturom dozvoljava kretanje robota po celom opsegu ukome se nalazi, od take do take. Roboti imaju tri runa kretanja: (gore-dole,unutar-izvan,od strane do strane-bono).

Iako se pod industrijskim robotima podrazumevaju roboti koji imaju tri stepena slobode, tj.kreu se po tri ose treba predoiti prednosti robota sa 6 stepeni slobode. Osnovna prednostrobota koji imaju 6 stepeni lei u tome sto je time omoguena mnogo vea fleksibilnost iadaptivnost u odnosu na ostale. Takoe sa ovim dodatnim naizgled nepotrebnim stepenimaslobode postie se istovremeno i bolje oponaanje pokreta ljudske ruke, zbog cega se oviroboti zovu jos i antropomorfni roboti.

Na slici ispod moemo videti da ose 1 i 2 su efektivno u funkciji ramena, ose 3 i 4 su lakat ipodlaktica dok su ose 5 i 6 aka robota.


15/28



Uradio:

Nenad

Sandi


3.7. Dijagram osa antropomornog robota

Roboti sa 6 stepeni slobode imaju proiriv radni opseg i dozvoljavaju alatki na krajumanipulatorske ruke da manipulie pokretima na sve mogue naine u okviru svojeg opsega.Pojedini roboti imaju veci stepen slobode kretanja nego ostali pogotovu na osama 2 i 3 koji suuglavnom ogranieni samom mehanikom strukturom ruke. Najbolje ruke se proizvode tako da

budu to bolje izbalansirane i da eljene rezultate postiu uz pomo to manjeg dejstvamotora.Razliiti tipovi robota koriste kontrabalansiranje teine, gasne amortizere(opruge) imehanike opruge kojim postiu potpunu ravnoteu.

Sve ose(stepeni) slobode su zakoene na skoro svim robotima. Ovo znai da iako je napajanjeiskljueno robot e zadrati svoju poziciju. Istovremeno u sluaju zahteva za hitnimzaustavljanjem u bilo kom delu sistema, ove konice e se aktivirati i zaustaviti skoro


16/28



Uradio:

Nenad

Sandi


momentalno robot, zadravajui ga u zadnjem poloaju pre nego to je aktiviran signal zazaustavljanje. Ovo se obavlja tako to se u samom kompjuteru na osnovu feedback-a, povratne sprege,zna polozaj svake ose robotske ruke. Robot naravno koristi ove informacije da bi kontrolisao kretanjerobota.

Na narednoj slici vidimo razliite tipove kretanja robota koje je mogue izvesti korienjemsvih osa maine. Standardni dodatak za poduavanje (eng. teach pendant) e esto imatidugme kojim se izabira tip kretanja.

.3.8. Dijagram moguih kretanja robotske ruke

Osno ili zglobno kretanje zasniva se na pravolinijskom kretanju baze robota po x,y i z

koordinatama. Malo sloenije kretanje sree se kod ake ili alatnog zavretka( aka sa viezavrnih ureaja), koji koriste centar samog zavrnog ureaja, tzv. Teite ili specijalni markerna alatci (TCP Tool Centre Point) kao reference prema kojoj se proraunava i vri kretanje.


17/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Ovo se esto koristi pro repozicioniranju ugla alatke, npr. Pre promeni ugla napada alata nabrusilici.

Sveukupno ovo programeru daje odlinu intuitivnu kontrolu nad pozicioniranjem robota.

Kompjuter ne samo da rauna koji motori e biti ukljueni ve rauna potrebno ubrzanje zakretanje ruku.Ovo znai da robot koristi istovremeno i informaciju o masi ruke i masi samogoptereenja u ruci, prilikom ega je omogueno finije pronalaenje putanje do zahtevane

pozicije. Skoro svi dananji roboti ii roboti proizvedeni u zadnjih 15 godina imaju odliansistem pozicioniranja i preciznost kretanja.

3.9. Primeri opsega rada robota

4. PODELA INDUSTRIJSKIH ROBOTA PREMA NAMENI I

NJIHOVE KARAKTERISTIKE

Posmatrajui iroki spektar potreba moderne industrije moemo zakljuiti da je primena robotaizuzetno poeljna. Prednost industrijskih robota lei u tome to u principu predstavljaju

jednostavan deo opreme i pri tome karakteriu se visokom adaptibilnou.

Industrijski roboti sa 6 stepeni slobode su ujdno i najflksibilniji tip robota i mogu se koistiti namnoge naine.Takoe imamo mnogo sloenije robote koji se koriste za specifine aplikacijekao to je pick & place operacija.

Jedna od podela robota prema nameni je na:

Robote za seenje


18/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Roboti za bruenje,poliranje, izravnjavanje, finiiranje, i finu obradu zavrnogproizvoda Roboti za rukovanje proizvodima Roboti za varenje Roboti za farbanje, prskanje i obloivanje Roboti za paletiranje Roboti za lepljenje i hermetiko zatvaranje

4.1. Roboti za seenje

Industrijski roboti su savreni alati za mnoge poslove seenja. Laserski, plazma, i sa vodenimhlaenjem sekai 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 seenje je uglavnompostavljen kao zavrni ureaj kome se predmet za obradu prinosi pomou trasnportera,pokretne trake ili dodatnog manipulatora.Druga opcija je da robot dri deo za obradu i pomeraga dok je alat za obradu fiksiran. Robot moe sadrati nekoliko stotina ema za seenje kojese mogu aktivirati izuzetno lako pomou aktiviranja kontrolera. Izuzetna preciznost imogunosti praenja putanje daju precizne rezultate u toku vremena, u tri dimenzije i samnogo veom felksibilnou nego bilo koja maina za seenje.Sposobnost robota dakomunicira sa alatima je ovde svakako izraena, i to je omogueno pomou raznih I/O ili bus

komunikacija koje dozvoljavaju npr. kontrolu snage samog sekaa ili kontrolu i promenubrzine ukoliko je to potrebno. Tipini roboti za seenje imaju korisno optereenje izmeu 7 i40 kilograma, ili vie ukoliko se obradak pomera od strane robota. Roboti se mogu montiratiiznad radnog postolja ili na tzv. Gantry postolje ukoliko je potrebno poveati efektivnuvrednost radne povrine.

4.1. Primer robota za seenje

Brzina ,preciznost i kontrolabilnost su glavne karakteristike ovog tipa robota.


19/28



Uradio:

Nenad

Sandi


4.2. Roboti za bruenje,poliranje, izravnjavanje, finiiranje ifinu obradu zavrnog proizvoda

Korienjem felksibilnosti robota sa 6 stepeni slobode, sa njima je mogue vriti bruenje,trimovanje, poliranje, pa ak i ienje bilo kojeg predmeta od bilo kog materijala istovremenoomoguavajui zadavanje zavrnog dodira na proizvodu. Kao kod seenja postoje dva osnovna

pristupa, ili robot dri obradak ili robot dri alat za obradu.Takoe mogue je da dva robotarade istovremeno sa ciljem obezbeivanja potpune fleksibilnosti : jedan dri predmet,a jedanalat za obradu.

Slika 4.2. Odlivak koga obezbeuje robot koji ga prinosi alatu za obradu.

4.3. Roboti za rukovanje proizvodima

S obzirom na dostignua na polju tehnologije razvijeni su roboti za rukovanje proizvodima, apored brzine i preciznosti krase ih i osobine okretnosti i velike osetljivosti. Shodno tome moguse koristiti u raznim oblastima industrije za manipulaciju obiljem proizvoda poev od vrataautomobile, preko jaja, opruga pa sve do ampanjca. Tipini robot za obavljanje ove funkcijemoze da rukuje teretom do 120 kg brzinama do 2500 mm/s. Senzorski sistemi koji ukljuujuizmedju ostalog i vizuelne sisteme. Hvataljke su u dostupne u velikom broju zavisno od tipa i


20/28



Uradio:

Nenad

Sandi


namene ili pak teine kojom rukuju. Aktuatorske jedinice su dostupne bilo kao pneumatike ilielektromehanike takoe su dostupne u velikom opsegu. Takoe postoje elektromagnetnehvataljke i vakumske hvataljke. Rukovanje pokriva irok spektar aplikacija. Uglavnom sekoriste u prehrambenoj industriji za poslove uzimanja okolada sa pokretnog transportera injihovo postavljanje u kutije na datim pozicijama pri brzinama od ak 150 hvatanja u minutu.Takoe ovi roboti imaju primenu u negovanju maina. Odlini su za rad sa mainama zakalupovanje, CNC drobilice i strugove, prese, itd. Upravljanjem ovih procesa pomou robotase poboljava efikasnost maina koje sada ve mogu raditi danonono sa istom efikasnou nezavisei od ljudskog faktora.

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

Slika 4.3. Robot za hvatanje sitnih delova velikom brzinom

4.4. Roboti za paletiranje

Ovi roboti su modifikovani roboti za rukovanje proizvodima specijalizovanim za slaganjeproizvoda u tzv. palete. Takoe postoje i specijalizovani softveri za paletiranje razvijeni ali oninisu neophodni.Princip je jednostavan: robot uzima proizvod ili grupu proizvoda sa jedne ilivie pozicija i slae ih po odreenom redosledu. Uglavnom se slae na paletu ili na gomilu,kaona primer dzakove cementa, tako da se omogui stabilna pozicija dzakova. Drugim reima


21/28



Uradio:

Nenad

Sandi


slaganje tako da je ono bezbedno o osoblje a is am proizvod. Takoe pri ovom postupku robotbroj proizvode koji su ve sloeni i prelazi na sledee proizvode.Funkcija brojanja je jedna odprvih logikih funkcija koje su primenjene u robotskim kontrolerima i ujedno je moda inajkorienija.

Pri paletiranju robot e obino pokupiti proizvod,bilo sa transportera bilo sa pokretne trakekoristei metod praenja ili e pokupiti proizvod sa fiksne take to iziskuje dodatnu

preciznost u pozicioniranju proizvoda. Zatim pri uzimanju predmeta prenosie ga na paletu ilineku drugu lokaciju dok proctor za pakovanje ne bude popunjen.Zatim se ta popunjena paleta

pomera pomou novog trasnportera na neku lokaciju a robot nastavlja paletiranje na tulokaciju ili u odsustvu transportera nalazi novu lokaciju na kojoj nastavlja svoj posao. Roboti

specijalizovani za ovaj posao ne moraju da imaju 6 stepeni slobode ve je 4-5 sasvim dovoljno,to doprinosi jednostavnosti dizajna ali i ceni samog robota. Primeri su paletiziranje: krompira,

paradajza, zamrznute ribe, cevi, namestaja, pa ak i ivih crva.Na slici je prikazan jedan robotza paletiziranje.

Slika 4.4. Robot za paletiranje

4.5. Roboti za hermetiko zatvaranje i lepljenje

Sa stanivnita instalacije sam process hermetikog zatvaranja je slian lunom zavarivanju.Najvanija spsobnost robota je praenje putanje sa velikom preciznosu i kontrolom brzine.Automatsko zatvaranje je u prolosti bilo izuzetno teko zbog toga to sam process na jednoj

brzini moe odlino raditi dok na drugoj, usled ubrzanja moe doi do neeljenih

efekata.Uglavnom su zastupljeni u avio industriji,kao i u automobilskoj indsutriji koristeci RTVmetod za zatvaranje prozora,i psreavanje ulaska vode.


22/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Postoje dva osnovna podeavanja. Ili je alat za zatvaranje fiksan a robot pomera predmet nadkojim se obavlja dati process ili je predmet fiksiran a robot sa alatkom za hermetiko ili nekidrugi vid zatvaranja obavlja posao.Postoji nekoliko vrsta specijalizovanih robota za obavljanjeovih poslova.Ovo se odnosi na to da s obzirom da je mali spostveni teret nije potrebno koristitistandardne 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 opsegakretanja i injenice da moze da se montira da bude u viseem poloaju.

Slika 4.5. Robot majmun

4.6. Roboti za farbanje,prskanje i obloivanje

Farbanje je jeda od prvih procesa za koje je iskorien robot. Isparenja i sama priroda rastvorakoji se koriste u procesu farbanja, dovela je do zahteva d ase minimizia kontakt oveka saovakvom sredinom id a se robotu da prednost u obavljanju ovog posla. Roboti za farbanje kojisu razvijeni su otporni na uslove u kojima se farba, ali takoe danas nisu opasni po sredinu ukojoj 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 zapeati itava jedinicatako da je ruka pogonjena vazdunim pritiskom da bi se onemoguila mogua zapaljenja usledisparavanja 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 noseveliku teinu, jer se od njih zahteva sposobnost pristupa svim pozicijama. Takoe su sposbni


23/28



Uradio:

Nenad

Sandi


da prave veoma tene pokrete, ime na neki nain oponaaju slikara.Ovi roboti uglavnomimaju kontroler koji je specijalno projektovan za taj posao. Ne samo zbog samog procesafarbanja i njegovih specifinih zahteva, ve i zbog amog kretanja koje je malo drugaije odkretanja standardnih robota. Neki roboti za farbanje su programirani tako da ruku pomerajudirektno, runo, bez upotrebe dugmadi ili dzojstika. Na ovaj nain robot se izuzetno lakomoe nauiti nekim organiskim pokretima koje bi inae bilo teko postii.

Slika 4.6. Robot za farbanje

4.7. Roboti za zavarivanje

Samo zavarivanje se moe podeliti na dva tipa: avno zavarivanje(MIG,TIG,luno i lasersko), i

takasto zavarivanje. Oba tipa su robotizovana dugi niz godina i interfejs izmeu robota izavarivakih jedinica je uistinu evoluirao. Roboti za zavarivanje mogu biti usko specijalizovani.Postoje roboti koji mehanikom 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 obino takasto zavarivanje su takoe iroko dostupni.

avno zavarivanje zahteva robote sa sposobnou efikasnog praenja putanje i velikepreciznosti.MIG i TIG sistemi su uglavnom postavljeni na robote malog sopstvenogoptereenja 5-10 kg sa dometom od oko 1,8 m iako je mogue koristiti vee robote kao npr.Robote sa dometom od 2,4m.Roboti takoe mogu imati takozvane tkake funkcije sa ciljemdavanja odlinih rezultata pri varenju, a u nekim situacijama i bolji rezultata nego u sluaju dazavarivaje obavlja ovek. Takoe mogu kontrolisati parameter od znaaja za sm process,kaoto su : snaga,snabdevanje elektrodom, protok gasa,itd.Korienjem servisnih stanica koji


24/28



Uradio:

Nenad

Sandi


kombinuju razne istae plamena, bullseze sistem ili ureaja za centriranje moe se postii 24asovna produkcija bez potrebe za ljudskom intervencijom.

Sa stanovita bezbednosti u smislu opasnosti od isparenja i varnienja opasnog po vid prilunom zavarivanju izabir robota je logino i opte korisno reenje.Luno zavarivanje imaobino postavljene zavese oko radnog prostora sa ciljem spreavanja bilo koga da se priblii

previe,al id a povea produkciju.

Na slici su 4 robots opremljena sa ESAB MIG opremom za zavarivanje. Na vrhovima ruku ucrnim kutijama se nalaze ice.U ovom sluaju roboti vare asiju automobila. Roboti e bitimeusobno povezani sa ciljem da se sprei eventualni sudar i nastanak havarije. Narandzasti

pravoigaonik slui kao bullseye i slui za kalibraciju robota.

Slika 4.7. Robot za zavarivanje

Roboti za takasto zavarivanje uglavnom nose na sebi pitolj za takasto zavarivanje inapajanje na kraju ruke. S obzirom da oi roboti nose tert od oko 100kg nije ni udno to to je

ovaj zadatak od samog pojavljivanja bio poveren robotima.Jedan od najpoznatijih dizajnerarobota Kuka je bio u poetku olian majstor za zavarivanje.Korienje takastih zavarivaarukama je skoro nemogue zbog tekoe upravljanjem tako tekog alata izuzetno precizno to

je od starta bio zahtev. S druge strane roboti e sa izuzetnom okretljivou i brzinom upravljatiovim alatima. J-pitolji, G-pitolji kao i neke izuzetno veliki pitolji (scissor guns) se obinomontiraju na robote. Robot takoe zahteva postojanje izdrljivog razboja da bi podneo

poslove zavariakog alata tako da je robot dizajniran tako da podnese dodatni teret da biobavio posao.Tajmer za zavarivanje je blisko povezan tako da dozvoljava robotu da ponovizavarivanje neke take ukoliko se opazi da process nije uspesno obavljen na odreenoj poziciji.

Na slici se nalazi teki takasti zavariva koji nosi tzv scissor gun koji moe izuzetno lako da

dosegne bilo koji poloaj na asiji automobile.


25/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Slika 4.7. Robot za takasto zavarivanje

5. BEZBEDNOST INDUSTRIJSKIH ROBOTAIndustrijski roboti mogu biti izuzetno opasni. To su izuzetno snani ureaji, posebno modeli saveim kapacitetom i dometom.Ovo znai da je bezbednost najbitnija pri instalaciji i samomradu. Sistemi bezbednosti su izutetno napredni. Uglavnom se zasniaju na izolovanju osoblja odradnog opsega robota i obezbeivanje da samo kretanje moe u sluaju nude biti zaustavljeno.Da bi se ovo obezbedilo roboti uglavnom imaju ugraen dualni lanani sistem bezbednosti.Ovo su dva paralelna kola koja u sluaju prekida e spreiti kretanje eksternih konekcijaukljuujui i hitno zaustavljanje. Takoe treba naglasiti da roboti na svakoj osi uglavnom imajudisk konice strujno kontrolisane. One su ukljuene dok god ne postoji struja koja e ihotpustiti. Znai u sluaju nestanka struje momentalno dolazi do zaustavljanja svih zglobova.Nedolazi do kolapsa a istovremeno ni do velikog gubitka podataka.


26/28



Uradio:

Nenad

Sandi


6. MOBILNI ROBOTI

Postoji vie definicija mobilnih robota.

Mobilni robot predstavlja automatski ureaj koji se moe kretati kroz zadatu okolinu. Mobilni robot predstavlja mobilan i manipulativan fiziki sistem koji se autonomno

kree kroz nestrukturiran prostor, ostvarujui pritom interakciju s ljudskim biima iliautonomno obavljajui neki posao umesto njih.

Mobilni robot predstavlja mehatroniki sistem, koji se sastoji iz niza podsistema:

mehaniki, pogonski, energetski, upravljaki, senzorski, komunikacijski...

Ako izvrimo poreenje gore navedenih definicija za mobilne robote sa definicijomindustriskog robota onda vidimo da se mobilni roboti razlikuju od idustrijskih samo u tome tose mogu kretati u nekoj ravni ili prostoru.

Slika 6.1. Mobilni roboti

Mobilne robote moemo podeliti:

1. Prema pogonu: Elektrini Pneumatski Hidrauliki

2. Prema okolini u kojoj rade: Kopneni Vodeni Vazduni Svemirski

3. Prema nainu kretanja:

Roboti na tokovima Nogama Krilima


27/28



Uradio:

Nenad

Sandi


Perajama4. Prema nameni: Autonomna vozila Edukacijski Istraivaki Usluni Vojni

5. Prema nainu upravljanja: Autonomni Teleoperacijski Mobilni roboti sa fiksnim kodom

6.1. Podsistemi mobilnih robot

Mobilni robot je najbolji reprezent mehatronikog proizvoda etvrte klase. Posmatrajuimobilni robot kao mehatroniki sistem mogu se izdvojiti mehaniki sistem, elektronski iinformatiki, a te sisteme moemo dalje podieliti:

Mehaniki sistem: Konstrukcija Pogon (hidrauliki, pneumatski, SMA, SUS motori) Mehanizam kretanja (vienoni,mobilni roboti na tokovima, vodeni, vazduni)

Elektronski sistem: Energetsku elektroniku (akumulatori,tiristori, transformatori) Upravljaku elektroniku(senzori, mikrokontroleri, PLC)

Informatiki sistem: Upravljaki sistem (upravljanje mehanizmom kretanja) Senzorski sistem (prikupljane podataka) Navigacioni sistem (GPS, virtualne mape)

U mehaniki podsistem mobilnog robota bi spadala konstrukcija koja ima zadatak da nosi svooptereenje, pogon zaduen za kretanje mobilnog robota i pokretanje manipulatora ako ih ima,i mehanizmi kretanja odnosno nain kretanja mobilnog robota kroz prostor.U elektronski podsistem mobilnog robota ubrajaju se sva energetska elektronika, zaduena za

prenos i pretvaranje elektrine energije, i sva upravljaka elektronika zaduena za prikupljanjeinformacija o okolini kao i informacija o samom robotu.

U informatiki podsistem bi spadao sistem za prikupljanje podataka sa senzora, upravljanje

radom mobilnog robota, kao i navigacioni sistem zaduen za interakciju mobilnog robota saokolinom.


28/28



Uradio:

Nenad

Sandi


7. LITERATURA

[1] Potkonjak V., Robotika i automatizacija

[2] Richard E. Shell & Ernest L. Hall, Industrial Automation Handbook

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

[4] Dr Milivoje L. uilovi, Industrijski manipulatori, Tehnika knjiga NOVA, Beograd

[5] www.wikipedia.org

[6] http://www.robotsltd.co.uk/robot-applications.htm

[7] http://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iv/otm_iv_4.html
http://www.wikipedia.org/http://www.robotsltd.co.uk/robot-applications.htmhttp://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iv/otm_iv_4.htmlhttp://www.wikipedia.org/http://www.robotsltd.co.uk/robot-applications.htmhttp://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iv/otm_iv_4.html

nenad sandic roboti

Documents