S
V E U Č I
L I Š T E
U
Z
A G R E B U
FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVOD ZA ROBOTIKU I AUTOMATIZACIJU PROIZVODNIH SUSTAVA KATEDRA ZA STROJARSKU AUTOMATIKU
________________________ ____________________________________ _________________________ ________________________ __________________ _______
Seminarski rad iz kolegija ROBOTIKA Zadatak broj 53 - ADEPT VIPER s1700
Ime i prezime: VESNA KUZMAN JMBAG: 0036409826 Smjer: Proizvodno inženjerstvo
Zagreb, lipanj 2012
SADRŽAJ
1.
UVOD ............................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 4
2.
ROBOTI KROZ POVIJEST ............................................................................................................. ............................................................................................................. 5
3.
OPĆENITO O ROBOTIMA............................................................. .............................................................................................................. ................................................. 8
4.
5.
6.
3.1.
Podjela robota .................................................................................... .......................................................................................................................... ...................................... 8
3.2.
Karakteristike Karakteristike robota .............................................................................................................. .............................................................................................................. 10
INDUSTRIJSKI ROBOTI ............................................................................................................... ............................................................................................................... 14 4.1.
Manipulatori ................................................................................................................ ........................................................................................................................... ........... 15
4.2.
Operacijski roboti ........................................................ ................................................................................................................... ........................................................... 16
4.3.
Roboti za montažu .................................................................. ................................................................................................................. ............................................... 17
4.4.
Roboti za mjerenje i kontrolu.............................................................. .................................................................................................. .................................... 17
ROBOTSKI SUSTAV ADEPT......................................................... ........................................................................................................ ............................................... 19 5.1.
Adept................................................................. ...................................................................................................................................... ..................................................................... 19
5.2.
Robotski sustav Adept Viper s1700 ....................................................................................... ....................................................................................... 20
5.3.
Informacijski Informacijski sustav robota Adept Viper s1700 ...................................................................... 25
ZAKLJUĈAK............................................................ ............................................................................................................................... ...................................................................... ... 29
LITERATURA ..................................................................................................... ......................................................................................................................................... .................................... 30 PRILOG – CAD modeli .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 31
2
3
1. UVOD
Premda se pojam robota veoma ĉesto koristi i postoji prešutna suglasnost da je robot ureĊaj od kojeg se oĉekuje da autonomno i uspješno djeluje u realnom svijetu (svojoj okolini) kao i da njegovo ponašanje treba izgledati svrsishodno (inteligentno) još uvijek ne postoje opće prihvaćena definicija robota.
Kada se spomene robot, većina ljudi pomisli i u glavi stvori sliku limenog ĉovjeĉuljka koji se neprestano kreće, govori metalnim glasom i obavlja kućanske poslove. Zbog smjera u kojem se tehnologija trenutno razvija ipak nije vjerojatno da ćemo u bližoj budućnosti imati univerzalnog robota koji je u stanju obavljati više razliĉitih poslova, već će se prvo pojaviti usko specijalizirani roboti. Kada se napokon pojave humanoidni roboti sa sposobnošću kompleksnog razmišljanja koji mogu obavljati razliĉite zadat ke, oni sigurno neće izgledati poput nespretnih limenih ĉovjeĉuljaka, već će i iskusnom oku teško biti uoĉiti razliku izmeĊu takvog robota i ĉovjeka. Robotika je primjenjena tehniĉka znanostkoja predstvalja spoj strojeva i raĉunalne tehnike. Ona ukljuĉuje razliĉite oblasti kao što su projektiranje strojeva, teoriju upravljanja i regulacije, mikroelektroniku, kompjutersko programiranje, umjetnu inteligenciju, ljudski faktor i teoriju proizvodnje.
Drugim rjeĉima, robotika je interdisciplinarana znanost koja pokriva podruĉja mehanike, elektronike, informatike i automatike. Ona se bavi prvenstveno prouĉavanjem strojeva koji mogu zamijeniti ĉovjeka u izvršavanju zadataka, kao što su razni oblici fiziĉkih aktivnosti i donošenje odluka (odluĉivanje) [1].
4
2. ROBOTI KROZ POVIJEST
Razvoj robotike iniciran je željom ĉovjeka da pokuša naći zamjenu za sebe koja bi imala mogućnost oponašanja njegovih svojstava u razliĉitim primjenama, uzimajući u obzir i meĊudjelovanje sa okolinom koja ga okružuje. S toga su veo ma ĉesto konstrukcije takvih 'strojeva' poprimale ĉovjekoliki izgled (slike 2.1, 2.2 i 2.3). Iako se u prošlosti mogu naći primjeri mehanizama koji su u stanju da realiziraju vrlo
složene pokrete (Pisaĉ sa slike 2.3 u mogućnosti je ispisati proizvoljno zadani tekst do dužine od 40 znakova), ipak ovi ureĊaji ne mogu biti nazvani robotima već samo automatima jer mogu realizirati samo zadatak za koji je njihova meh aniĉka struktura projektirana [2 ].
Slika 2.1. Skica naĉina pogona noge robota (lijevo) i mode l viteza, Leonardo da Vinci, oko1945.godine [2]
Slika 2.2. Pokretne lutke za služenje ĉaja iz Japana, 18. stoljeće [2]
5
Slika 2.3. Automat urara Jaquet Droz- a poznat pod nazivom Pisaĉ, oko 1750. godine [ 2]
Od robota se oĉekuje da su u stanju da, s obzirom na univerzalnost vlastite konstrukcije, realiziraju znatno širi spektar zadataka. Odluka o konkretnoj akciji koju robot treba obaviti s e temelji na trenutnoj situaciji u kojoj se robot nalazi, a informaciju o svom stanju i stanju okoline robot dobiva putem senzora
ĉija oĉitovanja treba obraditi, ponekad na vrlo složen naĉin. Za realizaciju ovakvih mehanizama u prošlosti nije bilo uvijeta [ 2]. Jasno je da su za pojavu robotike morala postajati odgovarajuća teorijska znanja i steći se primjereni tehnološki uvjeti. S obzirom da se do ovih uvijeta stiglo postupnim razvojem nije moguće potpuno
jednozanĉno odrediti kada je zapoĉeo razvoj robotike. Smatra se da je za pojavu robota od kljuĉnog znaĉaja bio razvoj teorije upravljanja, raĉunala i elektronike. U 20. stoljeću prvi se put susreće naziv robot: uveo ga je ĉeški književnik K. Ĉapek 1920. godine u svojoj drami 'RUR' (Rossumovi univerzalni roboti). Suvremeni roboti nastali su 1950-ih u SAD- u, potjeĉu
od pronalaska teleoptera, s jedne strane, te numeriĉ ki upravljanih alatnih strojeva, s druge strane. Prvi eksperimentalni primjerci robota napravljeni su na ameriĉkim sveuĉilištima ĉetrdesetih godina prošlog stoljeća. Suvremeni roboti nastali su 1950 -tih u SAD-u, a razvoj je potaknut s razvojem prvih automata te kasnijim razvojem alatnih strojeva, CNC. Istodobno su se razvijali i manipulatori, koji su
programiranjem postali djelomiĉno samostalni u radu, s odlikama robota. Prvu takvu konstrukciju (ureĊaj za programirano premještanje predmeta) projektirao je 1954. godine ameriĉki izumitelj George Devol. On je zajedno s Josephom Engelbergergom zapoĉeo komercijalnu proizvodnju robota poĉetkom 1960 tih. Njihova tvrtka Unimation bila je prva tvornica za proizvodnju robota. Godine 1961. Engelberger prodaje prvi industrijski robot nazvan Unimate (slika 2.4.) te je zbog toga je prozvan ocem robotike. Iako njegovi roboti nisu pobudili veliko zanimanje u SAD- u, u Japanu su naišli na dobar prijem, gdje je
1970. godine u funkciju ušao prvi industrijski robot koji je radio kao zavarivaĉ u Nissanovoj tvornici.
6
Slika 2.4. Robot Unimate - prvi industrijski robot
Tijekom sedamdesetih i osamdesetih godina robotika je strelovito napredovala zahvaljujući velikim investicijama automobilske industrije, no potkraj osamdesetih godina industrija je poĉela propadati. Zbog slabe isplativosti većina ameriĉkih proizvoĊaĉa robo ta je propala. Jedina oaza robotike ostao je Japan, ĉije tvornice danas „zapošljavaju” više od polovine svjetskih robota - više od 500.000. Od 2000 -te godine ponovno se bilježi porast u proizvodnji i razvoju robota. Roboti se
poĉinju koristiti svugdje, u industriji, transportu, servisu, edukaciji, medicini, podvodnim i svemirskim istraživanjima. Danas se temeljni trendovi u robotici i razvoju robota odnose na mobilnost, inteligenciju i autonomnost u nestrukturiranoj okolini. Nastoji se napraviti robota koj i je sposoban ostvariti predviĊena ponašanja u
realnom svijetu, te se sve više teži izradi robota koji nalikuje na ĉovjeka. Istraživanja na razvoju robota provode se u sklopu više znanstvenih disciplina, ponajprije robotike, kibernetike, automatike, raĉuna lnih i informacijskih znanosti. Na slici 2.5. prikazani su neki današnji roboti.
Slika 2.5. Današnji roboti
7
3.
OPĆENITO O ROBOTIMA
Postoji više definicija što je robot. Prema definiciji MeĊunarodne organizacije za standadizaciju (standard ISO 8373) manipulacijski industrijski robot je definiran kao 'automatsko upravljani
reprogramabilni višenamjenski manipulator sa tri ili više upravljnih osi, koji može biti nepokretan ili pokretan u odnosu na podlogu i koji se koristi u zadacima industrijske automatizacije' [2]. Prema definiciji Japanske udruge za robotiku (JARA) roboti se mogu klasificirati u šest skupina [2]:
Ruĉno (pomoću operatera) upraljani ureĊaji za rukovanje materijalom,
UreĊaj za rukovanje materijalom koji je tako konstruiran da može realizirat i samo fiksni, unaprijed definirani niz pokreta (eng. Fixed Sequence Robot),
UreĊaj za rukovanje materijalom koji je tako konstruiran da može realizirati niz pokreta koji se lako može modificirati (eng. Variable Sequence Robot),
Robot kod kojeg se kretanje može zapamtiti radi kasnijeg ponavljanja (eng. Playback Robot),
Numeriĉki upravljani roboti koji imaju ureĊaj za ruĉno uĉenje provoĊenjem kroz niz definiranih položaja,
Inteligentni roboti koji mogu 'razumjeti' svoju okolinu i u stanju su izvršiti zadatak unatoĉ izmjenjenim radnim uvijetima.
Zbog nesuglasica ovih definicija podaci o broju robota u Japanu nisu u potpunosti kompatibilni sa podacima o broju robota u drugim zemljama. 3.1. Podjela robota Roboti se u osnovi razlikuju s obzirom na svoju veliĉinu, ma terijale kojima mogu rukovati, motore kojima
pogone segmente (zglobove), vrste primjenjenih senzorskih sistema, te raĉunarske sisteme koji ih opslužuju. Opća podjela manipulatora može se izvršiti u odnosu na vrstu pogona, geometriju radnog prostora i naĉine upravljanja kretanjem. a) Vrsta pogona
Pomicanje tijela, ruke i ruĉnog zgloba robotskog manipulatora omogućeno je upotrebom pogonskog sistema (mehanizma) robota. Pogonski sistem odreĊuje brzinu pomicanja ruke, jakost i dinamiĉke performanse manipulatora. U stanovitoj mjeri, pogonski sistem odreĊuje podruĉja primjene robotskog
manipulatora. U upotrebi su najĉešće jedan od tri slijedeća pogona:
Elektriĉni pogon,
Hidrauliĉki pogon,
Pneumatski pogon. 8
Za većinu robotskih manipulatora danas se koriste elektriĉni motori i to najĉešće istosmjerni, izmjeniĉni i koraĉni, jer su relativno jeftini, zauzimaju malo prostora, s velikom brzinom i toĉnošću te je kod njih moguća primjena složenih algoritama upravljanja. MeĊutim, kod specifiĉnih primjena (npr. rukovanje užarenim ĉelikom ili sastavljanje dijelova automobila), kada se zahtjeva manipulacija velikim teretima, ĉesto se koriste roboti s hidrauliĉnim motorom. Hidrauliĉni motor osim velike brzine (veća nego kod elektriĉnog motora) i snage, omogućuje mirno održavanje pozicije zabog nestalĉivosti ulja. Koriste se kod robota većih dimenzija. Glavni nedostaci ovih motora su njihove visoke cijene i zagaĊivanje okoline zbog buke i mogućeg istjecanja ulja. Pneumats ki motori primjenjuju se kod malih robota. Prednost im je relativno niska cijena, velika brzina rada i nezagaĊivanje okoline, te su zbog toga pogodni za labaratorijski rad. Takvi motori nisu pogodni za rad s velikim teretima, jer je zbog stlaĉivosti zraka nemoguće mirno održavati željenu poziciju. Uz to je prisutna i buka te je potrebno dodatno filtriranje i sušenje zraka zbog nepoželjne prašine i vlage. Ako se zahtjeva samo otvaranje i zatvaranje hvataljke (vrh manipulatora), tada se u završnom mehanizmu koristi pneumatski motor da se grubim stiskom ne bi oštetio lomljivi predmet. b) Geometrija radnog prostora
Danas se najĉešće susreću slijedeće ĉetiri osnovne strukture manipulatora (slika 3.1.) [1]:
Pravokutna ili TTT,
Cilindriĉna ili RTT,
Sferna ili RRT,
Rotacijska ili RRR.
9
Slika 3.1. Osnovne strukture robota [1] c) Načini upravljanja kretanja
Postoje dva osnovna naĉina kretanja vrha manipulatora :
Od toĉke do toĉke
Kontinuirano kretanje po putanji
Kod kretanja od toĉke do toĉke vrh manipulatora se kreće po diskretnim toĉkama u radnom prostoru i pri tome nije bitna putanja izmeĊu toĉaka, ali je važna toĉnost pozicioniranja. Takav naĉin kretanja koristi se za diskretne operacije kao što su: toĉkasto zavarivanja te podizanje i spuštanje predmeta. Pri kontinuiranom kretanju po putanji vrh manipulatora mora se kretati po unaprijed odreĊenoj putanji u tordimenzionalnom prostoru i pri tome su bitne tajektorija toĉnost pozicioniranja. Roboti kod kojih se upr avlja trajektorijom kretanja mogu se koristiti za bojenje, šavno zavarivanje ili lijepljenje.
3.2. Karakteristike robota
Osim vrsta pogona, geometrije radnog prostora i naĉina upravljanja kretanjem postoji niz dodatnih karakteristika robota: broj osi, maksimalna masa tereta, maksimalna brzina, dohvat, hod, orijentacija
alata, ponovljivost, preciznost, toĉnost te radna okolin a. 10
a) Broj osi
Za svaki robot karakteristiĉan je broj osi za rotacijsko ili translacijsko kretanje njegovih segmenata. Kako se kretanje robota odvija u trodimenizionalnom prostoru, prve tri osi najĉešće se koriste za odreĊivanje pozicije ruĉnog zgloba, dok preostale osi odreĊuju orijentaciju vrha manipulatora. Općenito manipulator ima šest osi te može dovesti vrh manipulatora u bilo koju poziciju i orijentaciju unutar radnog prostora. Pri tome se mehanizam otvaranja i zatvaranja prstiju ne smatra nezavisnom osi jer ne utjeĉe niti na jednu poziciju niti na orijentaciju hvataljke.
b) Maksimalna nosivost
Maksimalna masa tereta koju robot može prenijeti ovisi o veliĉini, konfiguraciji i konstrukciji robota, te o pogonskom sistemu koji pogoni zglobove robota. Mas a tereta može biti od nekoliko kilograma do
nekoliko tona. Maksimalna masa tereta treba biti odreĊena uz uvijet da robotska ruka bude u svojoj slaboj poziciji. U sluĉaju polarne ili cilindriĉne konfiguracije, ovo znaĉi da je robotska ruka maksimalno ispružena. c) Brzina kretanja
Brzina robota veoma ovisi o tipu robota i njegovoj primjeni, a kreće se u podruĉju od 10 cm/s do 10 m/s. najveće brzine postižu veliki roboti ĉija je ruka prošireni na maksimalnu udaljenost od vertikalne osi robota. Roboti pogonjeni hidrauliĉkim motorom brži su od robota pogonjenih elektriĉnim motorom.
d) Prostorna rezolucija
Prostorna rezolucija robota je najmanji prirast kretanja u kojem robot može podijeliti svoj radni volumen. Ona ovisi o dva faktora: rezolucije upravljaĉkog sustava i robotske mehaniĉke nepreciznosti. Upravljaĉka rezolucija je odreĊena upravljaĉkim sustavom pozicije robota i njegovom povratnom vezom unutar koje se nalazi sustav mjerenja. To je sposobnost regulatora da podijeli ukupno podruĉje kretanja za pojedini z glob u individualne priraste. Mogućnost podjele podruĉja zgloba u priraste ovisi o
kapacitetu pohrane u upravljaĉkoj memoriji.
11
e) Točnost
Toĉnost je mjera sposobnosti robota da dovede hvataljku u proizvoljan položaj radnog prostora, tj. razlika izmeĊu moguće i željene pozicije. Toĉnost se takoĊer može definirati preko prostorne rezolucije budući da sposobnost postizanja zadane ciljane toĉke ovisi o tome kako pažljivo robot može definirati upravljaĉke priraste za kretanje svakog zgloba. f)
Ponovljivost
Ponovljivost je mjera sposobnosti robota da vrh manipulatora ponovno dovede u isti položaj. Toĉnost i ponovljivost su dva razliĉita aspekta preciznosti robota. Pogreška koja može nastati pri ponovnom povratku u isti položaj najĉešće je manja od 1mm, a javlja se zbog zazora zupĉanika i elastiĉnnosti segmenata.
g) Dohvat i hod
Horizontalni dohavt je maksimalna udaljenost koju može dosegnuti ruĉni zglob mjerena od vertikalne osi oko koje robot rotira, dok horizontalni hod predstavlja ukupnu udaljenost od vertikalne osi po kojoj se
ruĉni zglob može kretati. Razlika izmeĊu horizontalnog dohvata i hoda je minimalna udaljenost ruĉnog zgloba od glavne v ertikalne osi, a kako je ta veliĉina pozitivna, tada je dohvat uvijek veći ili jednak hodu.
Vertikalni dohvat robota je maksimalna udaljenost ruĉnog zgloba robota od baze, a vertikalni se hod sliĉno može definirati kao ukupna vertiklana udaljenost po kojoj se ruĉni zglob može kretati. Pri tome je vertiklani hod robota manji ili jednak vertiklanom dohvatu. Slika 3.2. shematski prikazuje pojmove
dohvata i hoda na cilindriĉnom robotu.
12
Slika 3.2. Dohvat i hod cilindriĉnog robota [1]
13
4. INDUSTRIJSKI ROBOTI
Najĉešće se pod pojmom robota podrazumijeva industrijski roobt koji se još naziva robotski manipulator (eng. Robotic manipulator) ili robotska ruka (eng. Robotic arm). Postoji mnogo razliĉitih definicija robota, ovisno o mjestu i naĉinu primjene. Industrijski robot posjeduje zadovoljavajuć u flaksibilnost i okretljivost. Glavni dijelovi industrijskog robota su [1]:
Mehaniĉka struktura ili manipulator sastoji se od niza krutih segmenata (eng. links) povezanih pomoću zglobova (eng. joints). Ponašanje manipulatora je odreĊeno rukom koja osigurava pokretljivost, ruĉnim zglobom koji daje okretljivost i vrhom manipulatora koji izvršava operacije koje je zahtjevaju od robota.
Akutatori (pogoni) postavljaju manipulator u odreĊeno kretanje pomicanjem zglobova. Najĉešće se upotrebljavaju elektriĉni i hidrauliĉki motori, a ponekad i pneumatski.
Senzori detektiraju status manipulatora (proprioceptivni senzori) i, ako je potrebno, status okoline (heterocetivni senzori).
Sistem upravljanja (raĉunar) omogućuje upravljanje i nadzor kretanja manipulatora.
Zbog svojstava rukovanje materijalima, manipulacije i mjerenja, industrijski roboti imaju uspješnu primjenu u proizvodnim procesima. Na slici 3.1. prikazani su neki od tipiĉnih izvedbi industrijskih robot a. Neke od primjena industrijskih robota unutar proizvodnih procesa su: paletiranje, utovar i istovar
skladišta, sortiranje dijelova, pakiranje, luĉno i toĉkasto zavarivanje, bojanje, lasersko rezanje i rezanje vodenim mlazom, montiranje, mjerenje i sliĉno .
Slika 3.1. Industrijski roboti
14
4.1. Manipulatori
Robotski manipulator sastoji se od tijela, ruke i ruĉnog zgloba. U proizvodnim procesima najĉešće
se
koriste roboti priĉvršćeni za podlogu.na kraju ruke nalazi se ruĉni zglob sastavljen od mnogo kompon eneti koje mu omogućuju orijentaciju u razliĉitim položajima. Relativna gibanja meĊu raziĉitim
komponentama tijela, ruke i ruĉnog zgloba ostavruju se pomoću niza zglobova. Kod industrijskih robota koriste se dva osnovna tipa zglobova: rotacijski i translac ijski. Rotacijski zglob vrši rotaciju oko osi, a translacijski (linearni) linijsko kretanje po osi. Dva susjedna zgloba spojena su pomoću krutih
segmenata. Na ruĉni zglob priĉvršćena je šaka koja se u tehniĉkom žargonu naziva vrh manipulatora, alat i hvata ljka. Vrh manipulatora se ne smatra dijelom robota, već služi za obavljanje odreĊenih
zadataka koji se traže od robota [1]. Neki od tipova zglobova prikazani su na slici 4.1.
Slika 4.1. Neki tipovi zglobova robotskog manipulatora [1] Za svaki robot karateristiĉan je broj osi za rotacijsko ili translacijsko kretanje njegovih segemenata. Kako
se kretanje robota odvija u trodimenzionalnom prostoru, prve tri osi odreĊuju orijentaciju vrha manipulatora. Općenito manipulator ima šest osi te može dovesi vr h manipulatora u bilo koju poziciju i orijentaciju unutar radnog prostora. Radni prostor robota predstavlja skup toĉaka u trodimenzionalnom prostoru koje se mogu dohvatiti vrhom manipulatora. Oblik i zapremnina radnog prostora ovise o strukturi manipulator a, kao i prisutnim ograniĉenjima mehaniĉkih zglobova.
Tipiĉne primjene robota manipulatora su paletiranje, utora i istovar pri skladištenju, sortiranje dijelova, pakiranje.Na slici 4.2 . prikazani su tipiĉni predstavnici robota manipulatora.
15
Slika 4.2. Roboti manipulatori
4.2. Operacijski roboti
Proces proizvodnje sastoji se od transformacije objekta iz sirovine u konaĉan proizvod, tijekom kojega se mijenjaju fiziĉka svojstva kao rezultat strojne obrade ili se mijenja izgled objekta uslijed operacije spajanja materijala ili zaštite od korozije te mehaniĉka svojstva uslijed neke operacije toplinske obrade. Tipiĉne primjene operacijskih robota su roboti za zavarivanje, roboti za nanošenje premaza, roboti za lasersko ili plazma rezanje, roboti za struganj e i brušenje. Na slici 4.3. prikazani su neki od predstvanika operacijskih robota.
Slika 4.3. Operacijski roboti
16
4.3. Roboti za montažu
Montaža je jedna od najzahtjevnijih operacija tijekom proizvodnje jer se kod nje traži izrazita toĉnost. Roboti iz ove s kupine najĉešće se koriste za montažu elektriĉnih sklopova. Na slici 6 prikazani su
primjeri robota za montažu. Na slici 4.4 . prikazani su neki roboti za montažu.
Slika 4.4. Roboti za montažu
4.4. Roboti za mjerenje i kontrolu Osim rukovanja i manipuliranja materijalima u procesu proizvodnje neophodno je obavljati mjerenja za
kontrolu kvalitete proizvoda. Sposobnost robota da istražuje trodimenzionalni prostor i dostupnost mjerenja statusa manipulatora omogućuje upotrebu robota kao mjernog ureĊaja. Primjene ove vrste robota su kod nadziranja (inspekcije) objekta, pronalaženja kontura, detekcije proizvodnih nedostataka. Na slici 4.5. prikazani su roboti iz ove skupine.
4.5. Roboti za mjerenje i kontrolu
17
Osim ove podjele, s obzirom n a stupanj autonomnosti, mogućnosti interakcije s okolinom i inteligencije, razlikujemo nekoliko skupina robota. Prvoj skupini pripadaju programirani roboti, gdje se proces
upravljanja odvija u upravljaĉkom lancu (upravljaĉki sustav, pogon, mehanizam ruke r obota i prihvatnica) bez povratne informacije o svojem stvarnom stanju i bez mogućnosti popravljanja pogreške voĊenja. Roboti druge skupine opremljeni su nizom senzora, mogu ispraviti pogreške voĊenja, ali i optimirati proces voĊenja. Trećoj skupini pripadaju inteligentni roboti, koji imaju sposobnost uĉenja, rezoniranja i donošenja zakljuĉka, pa se mogu snalaziti u neorganiziranoj okolini i u novonastalim situacijama.
18
5. ROBOTSKI SUSTAV ADEPT
Kako je zadatak ovog seminarskog rada predstaviti robot Viper s1700 tvrtke Adept na poĉetku će biti reĉeno nešto općenito o samoj tvrtci , njezinom proizvodnom programu te primjeni robotskih sustava koje proizvodi.
5.1. Adept Adept Industry, Inc . globalna je tvrtka koja proizvodi robotske sustave i vodeći je dobavljaĉ i ponuditelj inteligentnih robotskih sustava i usluga. Adept sustavi pružaju neusporedivu uĉinkovitost i ekonomsku
vrijednost tijekom životnog ciklusa proizvodnje, što omogućuje kor isnicima da postignu preciznost, kvalitetu i produktivnost u svojim procesima montaže, rukovanja i pakiranja. Adept Industry osnovan je 1983. godine. Adept je najveći ameriĉki proizvoĊaĉ industrijskih robota. Njihovi inteligentni automatizirani proizvodi dijele se na industrijske robote, podesive linearne module,
upravljaĉke jedinice za robotske sustave i drugu fleksibilnu automatiziranu opremu, vizijske sustave te aplikacijske softvere. Adept je svoju ponudu specijaliziranih, ekonomiĉnih robotskih sustava i usluga usmjerio na visokorazvijena i stalnorastuća tržišta, kao što su pakiranje proizvoda, znanstvena istraživanje, proizvodnja raĉunalne opreme, elektronike, poluvodiĉa i solarnih ćelija, ali takoĊer i na tradicionalna industrijska tržišta, ukljuĉujući tržište alatnih strojeva za automatizaciju i automobilskih komponenata.
Sjedište kompanije, kao i većina proizvodnje smješteno je u Pleasantonu u Kaliforniji, no Adept nudi, distribuira, i podržava svoje proizvode širom svijeta izravno i putem partnera. Robotski sustavi i usluge tvrtke Adept rješenja su i izbor za mnoge vodeće svjetske korporacije. U svijetu je instalirano više od 25.000 prodanih robota, izgraĊenih posebno po zahtjevima kupaca, i više od 30.000 robota koji su razvijeni od strane Adepta. Adept vjeruje da je inteligentna automatizacija kljuĉ za uspjeh bilo kojeg poduzeća sa srednje - ili visoko-
koliĉinskom diskretnom proizvodnjom. Adeptova strategija je pružanje velikog spektra visoko pouzdanih, podesivih, inteligentnih robota, upravljaĉkih jedinica, vizijskih i softverskih proizvoda kao i usluga svjetske klase kako bi se omogućilo proizvoĊaĉu da maksimizira produktivnost, fleksibilnost i kvalitetu proizvoda koje proizvodi. Kao inovator industrijskih automatiziranih proizvoda, Adept je k onstantno vodeća tvrtka u razvoju
inovativnih i moćnih industrijskih automatiziranih proizvoda za proizvodnju, pakiranje, rukovanje materijalom i kompletnu automatizaciju poduzeća. Adept je predvodio razvoj robota s direktnim 19
pogonom, razvoj fleksibilnih sustava transporta, softverskih aplikacija upravljanih bazom podataka, te
digitalno servo upravljanje mrežama, ali i druge proizvode i tehnologije nužne za fleksibilnu automatizaciju.
Proizvodi za automatizaciju industrije mogu se podijeliti u sljedeće skup ine:
roboti: SCARA roboti, 6-osni (rotacijski) roboti, delta roboti, linearni moduli
upravljaĉke jedinice
vizijski sustavi
softveri
fleksibilni i inteligentni manipulatori
Adeptovi proizvodi mogu se naći u raznim granama industrije, ukljuĉujući automobilsku, elektroniĉku, medicinsku, farmaceutsku, prehrambenu, a primjena im se kreće u rasponu od montaže, pakiranja, razvrstavanja do održavanja, kontrole i mjerenja.
5.2. Robotski sustav Adept Viper s1700
Robot Adept Viper s1700 spada u skupinu 6-osnih rotacijskih robota. Adept Viper je zadanja skupina
robota koju je razvila tvrtka Adept. Glavno obilježje ove skupine Adeptovih robota je visoka uĉinkovitost i visoka toĉnost pozicioniranja. Robot Adept Viper s1700 je robot razvijen posebno za montažu, a obzirom na druge robote iz ove skupine ima veći domet i veću nosivost. Brzina i toĉnost pozicioniranja ĉine ga idealnim za montiranje, a pogodan je i za rukovanje materijalom, pakiranje, sortiranje te druge operacije koje zahtjevaju preciznu i brzu automatizaciju. Na slici 5.1. prikazan je robotski sustav Adept Viper s1700.
20
Slika 5.1. Robotski sustav Adept Viper s1700
Robotski sustav Adept Viper s1700 sastoji se od:
robot Adept Viper s1700,
PA-4 kućište pojaĉala snage sa pojaĉalima ,
AdeptSmartController CX upravljaĉka jedinica ,
suĉelje upravljaĉke jedinice s E -Stop funkcijom,
7 metarni robotski kabel,
Network File Server (NFS) softver,
Adept DeskTop softver,
TCP/IP mrežno suĉelje .
Mehaniĉki sustav robota odreĊen je kinematiĉkom i mehaniĉkom strukturom manipulatora i njegovim znaĉajkama. Kinematiĉka struktura robota je revolutna - odreĊena sa 6 rotacijskih stupnjeva slobode gibanja. Takvom kinema tiĉkom strukturom moguće je postići potpuno pozicioniranje i orijentaciju prihvatnice unutar radnog prostora prikazanog na slici 5.2.
21
5.2. Radni prostor robota
22
Na sljedećoj slici (5.3.) prikazana je mehaniĉka struktura robota.
Slika 5.3. Mehaniĉka struktura robota U tablici 1 dane su tehniĉke karakteristike robota Adept Viper s 1700.
23
Tablica 1. Tehniĉke karakteristike robota Adept Viper s1700 Specifikacija
s1700
Operacijski način rada
vertikalno artikuliran
Broj stupnjeva slobode gibanja
6
Nosivost
20 kg
Ponovljivost
±0,06 mm
Doseg gibanja
Maksimalna brzina oko osi
Dozvoljeni moment oko osi
Dozvoljeni moment inercije
J1
± 180º (okretanje)
J2
- 200 º, + 65º (donja ruka)
J3
+ 30 º, + 260 º (gornja ruka)
J4
± 200 º ˙(valjanje šake)
J5
± 140 º (posrtanje/skretanje šake)
J6
± 360 º (valjanje šake)
J1
2.96 rad/s, 170°/s
J2
2.96 rad/s, 170°/s
J3
3.05 rad/s, 175°/s
J4
6.20 rad/s, 355°/s)
J5
6.02 rad/s, 345°/s
J6
9.16 rad/s, 525°/s
J4
31,4 Nm
J5
31,4 Nm
J6
15,7 Nm
J4
0,7 kgm2
J5
0,7 kgm2
J6
0,2 kgm2 280 kg
Masa
Uvjeti okoline
temperatura
od 0º do 45ºC
vlažnost
20% do 80% (nekondezirajuća)
ostali uvjeti
Bez korozivnih plinova i tekućina i eksplozivnih plinova. Ĉisto i suho. 2,8 kVA
Snaga
24
Znaĉajke robotskog sustava Adept Viper s1700 su slijedeće:
nosivost ispružene ruke 20 kg ,
V+ multitasking operativni sustav,
programski softver AdeptWindows ili Adept DeskTop,
arhitektura Adept SmartServo omogućuje preciznije voĊenje i kontrolu ,
Adept Vision omogućava dodatnu fleksibilnost i smanjuje troškove integracije ,
Adept SmartController CX,
apsolutni e nkoderi omogućuju jednostavnu kalibraciju ,
enkoderi visoke rezolucije osiguravaju preciznost i veću toĉnost kod sporog gibanja ,
motori visoke uĉinkovitosti daju veći moment po amperu ,
potpuna integracija izmeĊu robota i upravljaĉke jedinice ,
potpuna upravljivost po vanjskim osima,
mogućnost rada u paru s drugim robotima .
5.3. Informacijski sustav robota Adept Viper s1700
Upravljačka jedinica
Upravljaĉka jedinica dio je informacijskog sustava Adept Viper s1700 robotskog sustava. Ovaj robotski sustav ima Adept SmartController CX upravljaĉku jedinicu (slika 5.4.) . To je visokouĉinkovita
upravljaĉka jedinica koju je razvila tvrtka Adept, a bazira se na Adept SmartServo arhitekturi. Korištenjem te arhitekture moguće je poboljšati performanse robota te smanjiti potr ebne resurse procesora za 30%. Ova upravljaĉka jedinica sadrži brzi procesor, podršku za praćenje pokretne trake te podršku za vizijski sustav. TakoĊer sadrži nekoliko brzih komunikacijskih suĉelja, ukljuĉujući Fast Ethernet i SmartServo. SmartServo je Ad eptovo komunikacijsko suĉelje bazirano na IEEE 1394 tehnologiji, koji služi kao
osnova za povezivanje svih dijelova robotskog sustava. SmartServo podržava širok spektar Adeptovih robota i linearnih modula, može se prikljuĉiti na sustave proizvedene od drugih proizvoĊaĉa, te sadrži podršku za digitalne I/O prikljuĉke. Adept SmartController CX upravljaĉka jedinica pruža velike mogućnosti u upravljanju industrijskih robota.
25
Slika 5.4. Upravljaĉka jedinica Adept SmartController CX Ostala oprema Osim upravlja ĉke jedinice u informacijski sustav Adept Viper s1700 robotskog sustava spadaju još:
suĉelje upravljaĉke jedinice
privjesak za ruĉno upravljanje (MCP)
odgovarajući softveri (Adept DeskTop softver, Network File Server softver, AdeptWindows i V+ operativni sustav i programski jezik)
PC (osobno raĉunalo)
Suĉelje upravljaĉke jedinice je primarno hardversko suĉelje Adept SmartContoller CX upravljaĉke jedinice (slika 5.5.).
Slika 5.5. Suĉelje upravljaĉke jedinice
26
V+ je operativni sustav i programski, tj. robotski jezik razvijen za Adept industrijske robote i druge Adept
sustave (vizijski sustav, sustavi koji upravljaju gibanjem). U njemu je sadržana i funkcionalnost suvremenih viših programskih jezika, tj. mogu se povezivati potprogrami, ukljuĉene su upravljaĉke strukture, postoji mogućnost ponovljivog i rekurzivnog izvoĊenja programa. Osnovna aktivnost V+ operativnog sustava i programskog jezika pri radu s robotom je njegovo programiranje- veza izmeĊu
opisa zadatka što ga robot treba obaviti i njegova upravljaĉkog sustava. Zadaci koje izvodi V+ operativni sustav ukljuĉuju:
upravljanje izvršavanjem aplikacijskih programa
upravljanje tijekom informacija sa i prema disk pogonima
nadzor vanjskih ureĊaja spojenih na upravljaĉku jedinicu
javljanje grešaka generiranih tijekom procesiranja informacija
V+ programski jezik je robotski jezik orijentiran gibanju, a može se podijeliti na grupe instrukcija:
programske naredbe
funkcije
parametre
sklopke
Poželjno da se kod kupnje robotskog sustava Adept Viper s1700 dodatno nabavi privjesak za ruĉno
uĉenje MCP T1/T2 (slika 5.6.), te vizijski sustav. Privjesak za ruĉno upravljanje robota je ureĊaj kojim se direktno upravlja gibanjem robota, tj. dovodi prihvatnicu robota u željenu poziciju u prostoru. On omogućava više naĉina rada i pomoću njega se mogu pokretati već spremljeni, odnosno uĉitani programi. TakoĊer takav privjesak za ruĉno upravljanje na svojem zaslonu pokazuje koordinate lokacije na kojoj se nalazi prihvatnica, poruke operativnog sustava te uĉitane programe .
Slika 5.6. Adept MCP T1 i T2 privjesci za ruĉno upravljanje Na slici 5.7. prikazan je dijagram spajanja Adept Viper s1700 sustava.
27
Slika 5.7. Dijagram spajanja Adept Viper s1700 sustava
28
6.
ZAKLJUČAK
Današnji svijet okarakteriziran je ĉinjenicama da kupovna moć raste, prisutna je digitalizacija, globalizacija, raslojavanje, deregulacija, prihodi su nepredvidivi, a zahtjevi za kvalitetom, varijantnosti i
niskom cijenom sve veći. Iz toga slijedi da, ukoliko se želi zadržati konkurentnost, upotreba i razvoj novih tehnologija, te konstantno ulaganje u postojeće procese i njihovo usavršavanje postaje neminovno. Upravo zbog toga proizvoĊaĉi u potrazi za poboljšanjem proizvodnih procesa sve više
prelaze na naprednu tehniku proizvodnje pomoću r obota. Naime, robotizirana proizvodnja uvelike poboljšava kvalitetu, dosljednost i proizvodnost, dok se dramatiĉno smanjuju operativni troškovi i gubici materijala te izloženost radnika opasnom okruženju. Jednostavni za instalaciju i programiranje, roboti su brzi, pouzdani i mogu neprekidno raditi i ostvarivati visoku razinu proizvodnje, bez napora. Iako su za
instalaciju robota potrebni veći investicijski troškovi, moguć je vrlo brz povrat ulaganja (ROI - Return on Investment). Druge prednosti robotskih sus tava ukljuĉenih u proizvodnju ukljuĉuju manje održavanje i
ĉišćenje, manju potrošnju materijala. Roboti takoĊer poboljšanju sigurnost radnika smanjenjem njihove izloženosti štetnim tvarima radne okoline i ostalim rizicima. Sa daljnjim razvojem mogućnos ti robotskih sustava samo je pitanje vremena kada će takvi sustavi potpuno zamijeniti radnike u proizvodnim procesima, dok će ljudski rad ostati sveden na umni rad koji će ukljuĉivati istraživanje, programiranje i nadgledanje izvoĊenih programa. Adept Industry, Inc. je jedna od vodećih svjetskih kompanija za proizvodnju industrijskih robotskih
sustava. Iz skupine šestosnih robota najviše se istiĉe model Viper s1700 koji je predstavljen u ovom seminaru. Primarno podruĉje korištenja mu je u montaži, iako se može koristiti i za rukovanje materijalom, sortiranje, pakiranje
Općenito, u današnje su vrijeme šestosni roboti najprihvaćeniji roboti za korištenje u industriji, najviše zbog svoje velike fleksibilnosti u prilagoĊavanju razliĉitim operacijama uz zadržavanje relativno jednostavnog programiranja i upravljanja.
29
LITERATURA [1] Velagić, J., Uvod u robotiku, (preuzeto sa http://people.etf.unsa.ba/~jvelagic/laras/dok/Robotika_uvod.pdf) [2] robot.elfak.ni.ac.rs/index.php/dokumenti/doc.../16-uvod-u-robotiku [3] Podloge za predavanja iz Robotike, preuzeto sa www.e-ucenje.fsb.hr [4] http://www.adept.com [5] http://automatizacija1.etf.rs/poglavlja/Robotika%201.htm [6] http://www.znanje.org/i/i25/05iv03/05iv0318/uvod%20u%20robotiku.htm
30
PRILOG – CAD modeli
31
32
33
34
35
36