roboti industriali

Click here to load reader

Post on 15-Apr-2017

241 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Tehnologii de montaj si asamblare deservite de roboti industriali

Scurt istoric i aplicaii ale roboilor neindustrialiPrimele cercetri n domeniul roboticii au fost iniiate ncepnd cu anul 1960. Dupa un avnt substanial al aplicaiilor roboticii n domeniul industrial, cu precadere n industria automobilelor, dup 1990 s-au conturat multiple aplicatii in domeniile neindustriale (nemanufacturiere). Aceast dezvoltare, chiar spectaculoas, n direcia aplicaiilor neindustriale justific trecerea n revist a principalelor subdomenii n care roboii nemanufacturieri sau roboii de serviciu i pot gasi aplicabilitate.

Robotul este un sistem automatizat de nalt nivel al crui principal rol este manipularea pieselor i uneltelor, nlocuind aciunea uman.Principalele aplicaii n care utilizarea roboilor industriali are avantaje evidente:- sudur prin puncte sau pe contur;- operaii de ansamblare;- vopsire;- turnarea n forme a pieselor mari;- controlul calitii;- manipularea substanelor toxice, radioactive;Robotul industrial este definit n prezent ca un manipulator tridimensional, multifuncional, reprogramabil, capabil s deplaseze materiale, piese, unelte sau aparate speciale dup traiectorii programate, n scopul efecturii unor operaii diversificate de fabricaie. Pentru diferitele componente ale roboilor industriali, s-au definit termeni specifici preluai din literatura anglo saxon.

Clasificarea manipulatoarelor i roboilor pe generaii

Clasificarea pe generaii folosete drept criteriu de baz capacitatea mainii depercepere i interpretare a semnalelor din mediul exterior, precum i de adaptare la mediu intimpul procesului de lucru. Deosebim:- manipulatoarele manuale (prima generaie);- manipulatoare automate (generaia a doua);- manipulatoare inteligente (generaia a treia);- roboii industriali din prima generaie sunt manipulatoare automate programabile,avand cel puin 3 axe (dintre care cel puin 2 axe sunt programabile prin invare sau printr-unlimbaj simbolic);- roboii industriali din generaia a doua;- roboii industriali din generaia a treia sunt dotai cu senzori inteligeni (prelucrarelocal a informaiei) i utilizeaz elemente de inteligen artificial;- roboii inteligeni sunt dotai cu programe de inteligen artificial avansate, aucapacitate de autoinstruire.Majoritatea roboilor industriali folosii in prezent sunt din generaia 1 i 2. In funciede scara evolutiv a treptelor de automatizare roboii industriali se clasific in:Sursa de informaii Energia Treapta DescriereMediul exteriorElectricHidraulicPneumaticClasificare pe categorii

Din punctul de vedere al relaiei om-robot in timpul desfurrii lucrului roboilor,acestia se impart in trei mari categorii: Roboi automai, Roboi biotehnici, Roboi interactivi.In cazul robotior comandai pas cu pas, prin acionarea de ctre operatorul uman aunui buton sau manet, este pus in funciune unul din gradele de micare ale robotului. Roboiimaster-slave sunt constituii din doua lanuri cinematice deschise, primul lan (master) avandmicarea comandat de operatorul uman, iar al doilea (slave) copiind la scar aceast micarei efectuand operaiile de manipulare pentru care este destinat robotul. In alte cazuri, legaturadintre master i slave este indirect, prin teletransmisie. In ambele cazuri, operatorul umantrebuie s vad tot timpul micarea elementului manipulat de slave, aceasta printr-o fereastrsau pe un ecran display.In cazul roboiior biotehnici semiautomai, operatorul uman particip nemijlocit inprocesul de comand, dar in acelasi timp cu el lucreaz i un calculator universal sauspecializat. Semnalul de comanda la aceste sisteme este dat de operatorul uman, obisnuitprintr-o manet de comand ce poate avea 3-6 grade de micare. Semnalul obinut prinapsarea manetei dup un grad de micare oarecare este preluat de calculator, care efectueazcalcule i formeaz semnalele de comand pentru fiecare grad de micare al organului deexecuie al robotului.Roboii ce acioneaz in medii industriale au captat denumirea de roboi industriali.In general, acestia sunt roboi automai i in cazuri mai rare se utilizeaz in industrie i roboibiotehnici sau interactivi. Sunt rspandiii, in special, roboii programai i, mai puin, ceiadaptivi. Roboii inteligeni se afl in faza de incercri in laboratoare sau aplicaii la uneleoperaii de montaj automat.Planificarea micrilor robotului industrial

Robotul fiind o main cu abiliti in micare i/sau de manipulare una din cele maiimportante probleme de rezolvat este de a ii planifica micrile, ceea ce implic modelareaspaiului de lucru, cu obstacolele pe care le conine, i a robotului, ca entitate de formcomplex i variabil.Planificarea micrilor poate fi considerat ca problema realizrii algoritmilor pentru acalcula automat o traiectorie continu pentru o mulime de obiecte (posibil legate) astfel incats se deplaseze de la o poziie la alta evitand coliziunile cu alte obiecte fixe sau avand micareproprie.Pentru un robot cu baz fix problema se poate formula mai simplu prin alegerea uneitraiectorii ferite de coliziuni pentru braul robotului, intre dou poziii, in cazul unui spaiuinchisReprezentarea parametric

Reprezentarea parametric trateaz reprezentarea parametric a curbelor isuprafeelor, expunand modul de abordare a reprezentrii curbelor Bzier i B-spline, precumi construcia poriunilor de suprafa pe baza acestor tipuri de curbe.O curb parametric este definit printr-o mulime discret de puncte cunoscute capuncte de control impreun cu un set de funcii de baz.Aceast metod de specificare a curbei este complet diferit fa de cea matematic normal,care are forma unei funcii implicite. Cercetri recente sunt orientate spre:Reprezentarea parametric a curbelor tridimensionale:- curbele cubice Bezier- unirea segmentelor de curbe cubice Bezier- curbele B-spline, uniforme i neuniforme;Reprezentarea suprafeelor cubice biparametrice:- combinarea poriunilor de suprafa Bezier- poriuni de suprafa B-spline- editarea suprafeelor parametriceReprezentarea parametric a spaiilor de lucru proprii ale roboilor prin utilizareaMatlab:- funcii utilizate in programele Matlab scrise pentru generarea reprezentrilor grafice;- modelarea suprafeelor descrise de efectorul final

Roboti industriali - Previziuni Statistici

Avantajele mentionate se observa si in statisticile privind robotii industriali. Numarul lor este intr-o continua crestere iar repartitia lor incepe sa se uniformizeze intre zonele de interes industrial. Dintr-un volum estimat in anul 2000 de aproximativ 742.400 de roboti in intreaga lume, repartitia acestora era estimata astfel: Japonia: 402.200 Unitati; USA: 92.900 Unitati; Germania: 81.200 Unitati; Italia: 35.000 Unitati; Coreea: 33.700 Unitati; Franta: 18.200 Unitati; Marea Britanie: 11.500 Unitati; Spania: 10.500 Unitati; Rusia: 10.000 UnitatiPentru anul 2003 se anunta cresteri in special in Statele Unite si Europa. Dintr-un total estimat de 862,000 roboti, statisticile probabile sunt: Japonia 384,700; Satele Unite 155,400; Germania 109,500; Italia 57,600; Franta 28,200; Marea Britanie 14,900. Investitiile in roboti au fost conditionate de performantele robotilor, dar au suferit modificari importante pentru aceleasi performante insa la date diferite. Astfel in 1999 un robot cu aceleasi performante avea un pret de cost de 1/5 din suma aferenta pentru anul 1990. Pretul relativ a scazut de la 100 unitati in 1990 la 31 unitati in 1999, fara ajustari calitative importante si chiar la 15 unitati pentru imbunatatirea celor existenti.O alta statistica interesanta este cea legata de raportul intre numarul de angajati si numarul de roboti existenti aferent: TaraNumar robotiNumar Angajati

Japonia28010000

Singapore14810000

Corea11610000

Germania10210000

Suedia6910000

Italia6710000

Finlanda5110000

Tarile de jos4910000

Statle Unite4810000

Franta4810000

Suedia4610000

Austria4410000

Spania4110000

Australia2510000

Danemarca2410000

Marea Britanie2310000

Norvegia1610000

In industria auto sunt rezultate favorabile pentru robotii industriali fata de alte industrii: in Japonia exista un robot la fiecare 6 lucratori, in Italia raportul este de 1/13, in Germania 1/14 si in Statele Unite 1/16.(tabelul 4)In functie de serviciile pentru care au fost creati, din totalul analizat in 1999, la un numar de 6600 de unitati s-au numrat 50%, roboti domestici, 14% roboti subacvatici, 12% roboti medicali, 6% roboti pentru curatenie si restul de 23% au fost in categoria "altele".Cresterea exploziva a numarului de roboti a fost cauzata de cresterea economica rapida in tarile care au facut investitii in acest domeniu. Cresterea productivitatii muncii a realizat modificari de preturi importante pe pietele respective si daca la inceput s-a mers pe o perioada de 12-16 ani pentru amortizarile investitiilor, s-a constatat ca o parte insemnata din aceste investitii au fost amortizate uneori mult inainte de termen. Un alt amanunt important rezulta din capabilitatea robotilor industriali de a prelua din ce in ce mai multe operatii si aplicatii.O componenta importanta in robotizare este cererea crescuta de calitate in ceea ce priveste industria de componente si subansamble care produce "materii prime" ce in alte conditii nu ar fi posibila fara roboti. Cati roboti lucreaza in aceste industrii? Incepand cu anii '60 pana in 1999 s-au achizitionat peste 1.100.000 unitati, incluzand industria dedicata robotilor industriali din Japonia. Cresterea cea mai mare este concetrata in Statele Unite si Europa. Intre 1999 si 2003, vanzarile de roboti industriali in Statele Unite sunt previzionate sa creasca de la 15,000 unitati la 24,000 unitati ceea ce va aduce o crestere de peste 12%. Pentru aceeasi perioada, piata europeana este pregatita sa creasca vanzarile de la 25.000 la 37.000 unitati, adica o crestere de peste 10%.Cati roboti vor lucra in industrie pana la sfarsitul anului 2003? Stocurile mondiale de rob