S A D R Ž A J

1.UVOD.......................................................................................................................2

2.NUMERIČKO UPRAVLJANJE (NC-upravljanje)............................................3

2.1.Osnovi numeričkog upravljanja.........................................................................32.2.Prednosti i nedostaci NC- upravljačkih sistema.................................................42.3.Unos podataka u upravljački sistem NC-mašine ..............................................6

2.3.1.Bušena traka................................................................................................62.3.2.Kodovi bušene trake....................................................................................82.3.3.Ručni unos podataka..................................................................................122.3.4.Unošenje podataka pomoću magnetne trake ili magnetnog diska.............12

3.KOMPJUTERSKO NUMERIČKO UPRAVLJANJE (CNC-upravljanje)....13

3.1.Struktura CNC jedinice....................................................................................133.2.Prednosti i tipovi CNC-upravljačkih jedinica..................................................143.3.Računari ..........................................................................................................16

3.3.1.Mikroprocesor...........................................................................................173.3.2.Interna memorija računara.........................................................................173.3.3.Binarni brojevi...........................................................................................173.3.4.Prenos podataka.........................................................................................18

4.DIREKTNO NUMERIČKO UPRAVLJANJE (DNC-sistemi)........................19

4.1.Prednosti DNC-sistema....................................................................................204.2.Oblasti primene DNC-sistema.........................................................................21

5.FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI.........................................................22

5.1.Definisanje fleksibilnog tehnološkog sistema..................................................22

6.ROBOTIKA..........................................................................................................24

6.1.Pojam i naziv robota.........................................................................................246.2.Razvoj robotskih sistema.................................................................................25

6.2.1.Industrijska robotika..................................................................................266.3.Roboti u industriji – Fleksibilna automatizacija .............................................28

7.ZAKLJUČAK.......................................................................................................31

8.LITERATURA......................................................................................................32

1

1. UVOD

U današnje vreme svet se suočava sa ubrzanim razvojem nauke i tehnike i nalazi se u jednoj od faza koje često nazivamo fazama revolucionarnih promena. Slične primere nalazimo i ranije kroz istoriju.

Razvoj tehnike i sredstava za proizvodnju nije bio ravnomeran. Smenjivali su se periodi ubrzanog razvoja i relativne stagnacije. Najpoznatiji skok u razvoju, poznat pod imenom industrijska revolucija, nastupio je krajem osamnaestog i početkom devetnaestog veka.

Počelo je 1733. godine sa pojavom mehanizovanog razboja za tkanje. Sledeći veliki pronalazak bila je parna mašina (1769.g.), a zatim je nastupio buran razvoj tehnike i sredstava za proizvodnju, odakle je i potekao naziv industrijska revolucija. Istorijski gledano, postoji još niz pronalazaka i naučnih dostignuća koji su bitno obeležili tehnički razvoj sveta u određenim periodima. Svedoci smo ubrzanog razvoja nauke i tehnike. Razvoj nauke i novih tehnologija, po mišljenjima mnogih, nagoveštavaju kvalitativne promene u oblasti proizvodnje i društvu uopšte. Brzi razvoj računarskih i komunikacionih sistema omogućava izrazito povećanje protoka informacija, a visoka automatizacija u industriji sve više stavlja čoveka u položaj samo nadgledanja proizvodnje.

Shvativši značaj i perspektive ovih procesa, razvijene zemlje odvajaju sve veća sredstva za naučnoistraživački rad i razvoj visokih tehnologija. Naravno, velika ulaganja značajno ubrzavaju procese razvoja. Izgleda da je opravdano govoriti o novoj tehnološkoj revoluciji i prelasku razvijenih zemalja u novu eru post-industrijskog društva. Jedan od bitnih činilaca nove revolucije je fleksibilna automatizacija čiji nerazdvojni deo predstavljaju robotski sistemi. Ideja o robotima nastala je prvo u naučnoj fantastici. I danas, u diskusijama o robotskim sistemima i svemu što oni donose teško možemo izbeći vizije iz oblasti naučne fantastike.

Naravno, na robote danas gledamo mnogo praktičnije, jer nam stepen razvoja tehnike to omogućava. To su veoma složeni uređaji koji su se mogli pojaviti kada su se razvile one grane nauke na kojima se današnja robotika zasniva: teorija mašina, teorija automatskog upravljanja, računarska tehnika, metode tzv. veštačke inteligencije, kao i tehnologija senzora i pretvarača. Na robote danas gledamo kao na uređaje koji omogućavaju dalju i fleksibilniju automatizaciju. Oni zamenjuju čoveka prvenstveno na opasnim, monotonim i teškim poslovima. Čoveku ostaju poslovi koji zahtevaju više inteligencije, znanja i kreativnosti. Tako, robotski sistemi doprinose istovremeno povećanju produktivnosti i huminizaciji rada.

2

2. NUMERIČKO UPRAVLJANJE (NC-upravljanje)

Moderni obradni sistemi i industrijski roboti predstavljaju fleksibilne automatizovane sisteme koji koriste računare kao integralni deo sopstvenog sistema upravljanja.

Digitalna tehnologija i računari omogućili su projektovanje fleksibilnih automatizovanih sistema, tj. sistema koji se programiranjem mogu brzo prilagoditi proizvodnji novih proizvoda (slika 1.).

Slika 1. Nivoi automatizacije u proizvodnji

Automatizacija maloserijske i srednje serijske proizvodnje danas se uspešno izvodi numerički upravljanim mašinama, koje se odlikuju proizvodnošću i tačnošću automata i flesibilnošću univerzalnih mašina.

Numerički upravljane mašine kvalitetno podižu metalopreradu na viši nivo, zahvaljujući novim metodama upravljanja tehnološkim procesima i mogućnostima kompleksne automatizacije proizvodnje.

2.1. Osnovi numeričkog upravljanjaUpravljanje mašinom pomoću pripremnog programa poznato je kao numeričko

upravljanje ili NC (Numerical Control).

3

U tipičnom NC-sistemu numerički podaci, neophodni za obradu dela, nalaze se na bušenoj traci i predstavljaju formalizovani tehnološki postupak obrade ili NC-program dela. Bušena traka se kreće napred za jedan blok svaki put kad se završi zahvat na radnom komadu. Blok sadrži u kodiranom obliku sve neophodne informacije za izvršenje zahvata, npr: dužina obrade, brzina rezanja, posmak, itd. Dimenzione informacje (dužina, širina, poluprečnik krugova) i oblik konture (linije, krugovi itd.) uzimaju se sa radničkog crteža. Dimenzije se daju odvojeno za svaku osu kretanja (x, y, z). Brzina rezanja, korak i pomoćne funkcije (uključeno ili isključeno sredstvo za hlađenje i podmazivanje, smer obrtanja, stezanje itd.) programiraju se u zavisnosti od zahtevanog kvaliteta površina i tolerancije.

Pripremu programa dela za NC-mašine izvodi programer. Programer mora imati znanje i iskustva u području mašinskog inženjerstva. Program može biti izrađen ručno ili uz korišćenje računara i adekvatnog programskog jezika, kao npr. APT (Automaticaly Programmed Tools).

Kod NC-mašina sve ose kretanja su opremljene pogonskom jedinicom, koja može biti motor jednosmerne struje, hidraulički ili koračni motor. Izbor tipa pogonske jedinice uglavnom zavisi od zahtevane snage mašine.

NC-sistemi čine mašina sa upravljačkom jedinicom. Upravljačka jedinica učitava i dekodira program dela, dostavlja dekodirane naredbe upravljačkim petljama za kreiranje po osam mašina i za upravljanje operacijama na mašini.

Upravljačka jedinica mašine sastoji se iz dva glavna dela, i to: deo za obradu podataka i deo sa upravljačkim petljama. Zadatak dela za obradu podataka je dekodiranje informacija sa bušene trake, njihova obrada i dostavljanje delu sa upravljačkim petljama. Deo sa upravljačkim petljama daje signal koji saopštava da je prethodni zahvat završen i da jedinica za obradu podataka može učitati novi programski blok. Ova jedinica upravlja pogonskim sistemom i dobija informaciju o aktuelnoj poziciji preko povratne veze (ukoliko je ugrađen merni sistem pozicije).

Deo za obradu podataka uključuje sledeće osnovne elemente: ulazni uređaj, npr. čitač bušene trake, modul za učitavanje i logiku za proveru pariteta, modul za dekodiranje i distribuciju podataka između osa, interpolator.Deo sa upravljačkim petljama sadrži sledeća kola: petlje za upravljanje pozicijom za sve ose kretanja (svaka osa ima svoju

upravljačku petlju); petlja za upravljanje brzinom; modul za usporavanje i kompenzaciju zazora; modul za upravljanje pomoćnim funkcijama, kao npr. uključeno/isključeno

sredstvo za hlađenje, promena broja obrtaja, uključeno ili isključeno obrtanje vretena itd.

4

Unutrašnja obrada informacija obuhvata učitavanje radnih informacija sa njohovog nosioca, preko uređaja za očitavanje, transformišući ih u električne signale. Električni signali, koji predstavljaju traženu vrednsot pozicije određenog klizača, uvode se u upoređivač zatvorenog upravljačkog kola. Stvarna vrednost pozicije klizača registruje se pomoću mernog sistema puta. Razlika između tražene i stvarne vrednosti predstavlja upravljački signal za pogonski servo-motor, kojim se klizač pomera u određenom pravcu sve dok se ova razlika ne izjednači sa nulom. Pored zatvorenog upravljačkog kola u upotrebi je i otvoreno upravljačko kolo, gde se informacija iz memorije preko upravljačkog uređaja dovodi kao tražena vrednost u vidu impulsa na koračni motor (slika 2.).

Slika 2. Šematski prikaz toka programiranja numerički upravljanih mašina

2.2. Prednosti i nedostaci NC- upravljačkih sistemaU odnosu na klasične mašine, NC-mašine se odlikuju sledećim prednostima:

1. Potpuna fleksibilnost: za obradu novog dela potrebno je samo pripremiti program dela;

2. Visoka tačnost obrde;3. Kraće vreme izrade;4. Mogućnost obrade delova kompleksne konture;

5

5. Kraće vreme za podešavanje mašine;6. Izbegnuta potreba za visokokvalifikovanim operaterom;7. Operater ima slobodno vreme za koje može postaviti rad drugih mašina.

Glavni nedostaci NC-sistema su:1. Relativno visoka cena;2. Kompleksnije održavanje;3. Potreban visokokvalifikovan programer.

2.3.Unos podataka u upravljački sistem NC-mašine Za bilo koji NC- ili CNC- sistem program radnog komada se memoriše na bušenoj

traci, magnetnoj traci, disku ili u memoriju računara (kod CNC-sistema). Kod mnogih NC- i CNC-sistema postoji mogućnost ručnog unošenja podataka, što se najčešće koristi za korekciju programa i podešavanje mašine.

2.3.1. Bušena traka

Najpogodniji nosilac informacija za memorisanje NC-programa je bušena traka, koja može biti papirna ili plastična. Traka je široka 25,4 mm i sa 8 kanala, uz dodatni kanal sa otvorima za njeno transportovanje. Tri kanala su raspoređena sa jedne strane transportnog kanala, a preostalih 5 kanala sa druge strane. Nesimetričan raspored kanala smanjuje mogućnost nepravilnog postavljanja trake u njen čitač. U vrsti može biti najviše 8 otvora. Skup otvora u vrsti predstavlja broj, slovo ili algebarski znak i naziva se karakterom. Skup karaktera koji predsravljaju naredbu ili bilo koji kompletan deo informacije naziva se reč. Naredba i podaci su raspoređeni u blokovima uzduž trake. Svaki blok sadrži i naredbe koje su neophodne za izvršavanje kompletnog zahvata. Blok se završava specijalnim kodom LF (Line Feed). Informacije u okviru bloka su bušene u specijalnom formatu. U upotrebi su tri formata, tj. tabulatorski sekvencijalni format, format sa adresiranim rečima i fiksni format bloka. U tabulatkorskom sekvencijalnom formatu svakra reč u bloku (izuzev poslednje) završava se sa specijalnim tabulatorskim kodom. Svakoj koloni odgovara određena funkcija. Jedna od kolona može ostati prazna, ali se mora uneti znak u tabulator. Brojanjem tab-kodova upravljačka jedinica identifikuje određenu reč u bloku. Format sa adresiranim rečima koristi slova za identifikaciju reči u bloku. Informacija sa bušene trake unose se u upravljačku jedinicu preko čitača trake.

Bušena traka se priprema ručno ili uz pomoć računara. Ručna priprema se izvodi Flexowriterom ili Teletype-mašinom. Ovo su električne pisaće mašine opremljene bušačem i čitačem trake.

Bušene trake se mogu učitavati mehaničkim, optičkim ili pneumatskim čitačima. Princip rada ovih traka prikazan je na slici 3.

6

Slika 3. Šematski prikaz različitih tipova bušene trake:

a) Mehanički čitač trake

Mehanički čitač trake koristi 8 elastično poduprtih pipaka, po jedan pipak za po jedan kanal trake. Traka se kreće preko pipaka. Bušena traka se očitava brzinom od oko 50 karaktera u sekundi. Zbog prisustva trenja i inercije ovaj način unosa podataka se smatra relativno sporim.

b) Optički čitač trake

Optički čitač trake koriste fotoćelije. To su elektronski uređaji koji konvertuju svetlosnu u električnu energiju. Po širini trake je postavljeno osam fotoćelija, jedna fotoćelija po kolini. Naspram fotoćelija se postavlja izvor svetlosti. Traka se transportuje između fotoćelija i svetlosnog izvora. Fotoćelija konvertuje svetlost u

7

električni impuls, koji odgovara binarnoj jedinici. Brzina učitavanja ovakvim uređajem može dostići nivo i do 2800 karaktera u sekundi.

c) Pneumatski čitač trake

Pneumatski čitači trake zahtevaju snabdevanje komprimiranim vazduhom. Vazduh se doprema kroz 8 specijalno projektovanih dovodnih cevčica koje imaju po dva otvora. Prvi, kao glavni otvor, u neposrednoj je blizini bušene trake, a drugi otvor je povezan sa detektorom signala. Ako traka zatvara glavni otvor ograničen je slobodno izlaz vazduha, povećava se pritisak u dovodnoj cevčici koji se registruje preko detektora signala i predstavlja binarnu nulu. Ako se pojavi otvor na traci dolazi do pada pritiska u dovodnoj cevčici.

2.3.2.Kodovi bušene trake

Informacije na traci se buše u standardnom kodu

Pod kodom se podrazumeva uređen skup pravila po kome se podaci postavljeni na jedan način transformišu u drugi. Tipičan primer je odnos između skupa otvora na bušenoj traci i karaktera koji oni predstavljaju.

Brojčana informacija zapisuje se na bušenoj traci u kodiranom obliku. Kodnom označavanju, koji se primenjuje u programskom upravljanju, prethode mnogi zahtevi. Korišćeni kod formiran na osnovu prostih logičkih pravila, treba da zadovolji određene uslove, kao npr. da je zaštićen od greške, da je omogućeno označavanje svih simbola koji su neophodni pri programiranju, da obezbeđuje najveću gustinu zapisa informacija na jedinicu dužine bušene trake itd.

Prema ISO-preporukama (International Standards Organisation) (ISO R840-1986) standardizovan je kod bušene trake. Međutim, ni do danas nije isčezao iz upotrebe EIA E244-kod, koje je razvijen kao standardni kod u Americi (Electronics Industies Association).

Navedimo osnovne karakteristike ova dva koda.

ISO-kod (tabela 1.) kolone od 1 do 4 zajedno sa kolonom 5 i 6, predviđene su za označavanje

brojeva od 0 do 9; kolone od 1 do 5, zajedno sa kolonom 7, predviđene su za označavanje slova

od A do Z; kolona 8 služi za unošenje otvora radi dobijanja parnog broja otvora (parni

bit); kolone od 1 do 4, zajedno sa kolonom 6, predviđene su za označavanje

simbola; oznaka DEL (Delete) predstavlja izbušenih svih 8 otvora.

EIA-kod (tabela 2.)

8

EIA-kod je standardni kod sistema za precizno, pravolinijsko i konturno numeričko upravljanje, koje je preporučilo udruženje elektronske industije – SAD, preko standarda RS 244. Koristi 8-kanalnu papirnu traku, širine i cola (25,4 mm). Poznat je takođe kao 8-B kod.

kolone od 1 do 4, predviđene su za unošenje binarno kodiranih brojeva od 1 do 9;

kolona 5 služi za unošenje otvora radi dobijanja neparnog broja otvora (paritetni bit);

kolone od 1 do 4, sa kolonom 6 i 7, predviđene su za označavanje slova i brojeva;

u koloni 6 unosi se binarno kodirana nula; u koloni 8 unosi se znak za kraj rečenice; oznaka IRR (irrung) predstavlja izbušene otvore u kolonama od 1 do 7.

9

Tabela 1. Kod bušene trake – ISO, odnosno DIN 66024

10

Tabela 2. Kod bušene trake – EIA RS-244 (8B KOD)

11

Za označavanje adrese koriste se početna slova engleskih reči, npr:S (SPEED) - broj obrtaja glavnog vretena,F (FEED) - brzina pomoćnog kretanja,T (TOOL) - broj alata,M ( MISCELLANEOUS FUNCTION) - pomoćne funkcije, itd...

2.3.3.Ručni unos podataka

Ručni unos podataka u NC-upravljačku jedinicu ostvaruje se preko tastature. S obzirom da u toku unosa podataka mašina ne radi, ovaj način unosa podataka je manje efikasan nego njemu alternativni metodi. Ručni unos podataka nalazi primenu u slučaju izmene programa dela koji se već n alazi u memoriji upravljačkog sistema.

2.3.4.Unošenje podataka pomoću magnetne trake ili magnetnog diska

Magnetna traka ili magnetni disk sve se više koriste za unos podataka u CNC-sisteme. To su pouzdani, kompaktni i relativno jeftini nosioci podataka. Oba nosioca podataka koriste princip memorisanja podataka, u kodiranom obliku, baziranom na magnetisanju tačaka na magnetnom mediju. I magnetna traka i magnetni disk se mogu koristiti neograničen broj puta, a podaci se mogu brisati i ponovo memorisati.

Magnetna traka je jeftin i pogodan medijum za memorisanje velike količine podataka na relativno malom prostoru. Kad je traka smeštena u kasetu, olakšano je rukovanje, lako se skladišti i dobro je zaštićena. Traka u kaseti je obično široka 6 mm i može se memorisati oko 100 karaktera na dužini od 25 mm. Brzina transfera podataka zavisi od uređaja za premotavanje trake.

Magnetni diskovi su nosioci podataka sa direktnim pristupom, što znači da se bilo kojem delu memorisanih podataka na disku može pristupiti lako i brzo. Najčešće je u upotrebi takozvani fleksibilni ili floppy disk. To je plastični disk presvučen slojem metalnog oksida, koji se može namagnetisati. Disk je zaštićen kvartnim papirnim omotačem.

Traka, disk i periferijski uređaji relativno su sporiji u radu u poređenju sa centralnom procesnom jedinicom. U praksi je uobičajeno da se takvi periferijski uređaji priključuju na međumemoriju sa direktnim pristupom, nazvanu buffer. Centralna procesna jedinica puni međumemoriju informacijama koje treba preneti, a potom nastavlja sa izvršavanjem svojih osnovnih aktivnosti. Periferijska jedinica preuzima podatke iz međumemorije. Međumemorije su potpuno odvojena memorijska područja od glavne memorije upravljačke jedinice. Uobičajena međumemorijska veličina je 512 bytes.

12

3. KOMPJUTERSKO NUMERIČKO UPRAVLJANJE (CNC-upravljanje)

Razvoj poluporovodnika i štampanih ploča vidno je uticao na razvoj CNC-upravljačkih sistema. Pojavom integrisanih kola srednje gustine štampane ploče postaju veće, a ukupan broj štampanih ploča u NC-upravljačkoj jedinici iznosio je 5. Pojava mikroprocesora polovinom sedamdesetih godina uticala je na razvoj CNC-upravljačkih sistema. Razvoj integrisanih kola velike gustine (LSIC-Large Scale Integrated Ciruits) omogućio je smeštaj funkcija numeričkog upravljanja, ROM i RAM-memorije samo na jednu štampanu ploču. Ovo je imalo za posledicu da se štampane ploče za CNC-upravljačke jedinice masovno proizvode, čime je znatno snižena ukupna cena sistema, povećana je pouzdanost, lakše je održavanje, brža je isporuka, znatno su smanjene dimenzije, itd.

U CNC-upravljačkoj jedinici je 1979. godine inkorporirana memorija sa magnetnim mehurićima (bubble memorija). Memorija sa mehurićima je stabilna i eliminiše korišćenje baterija koje su neophodne kod konvencionalnih poluprovodničkih memorija da ne bi izgubile memorisani sadržaj pri prekidu napajanja, tako se na malom prostoru memoriše velika količina podataka. Ona je takođe, zatvorena i nema pokretnih elemenata, pa radi pouzdano i u prljavim sredinama. Kapacitet ove memorije je ekvivalentan bušenoj traci dužine od 320 m, a u bliskoj budućnosti kapacitet će se povećati četri puta, tj. na 1 MByte = 1280 m bušene trake.

3.1. Struktura CNC jediniceJedan od ciljeva CNC-sistema je zamena što je moguće više konvencijalnog NC-

hardvera sa softverom uz uprošćenje preostalog hardvera. Minimum hardvera koji ostaje u upravljačkoj jedinici mora sadržati servo-pojačivač, senzore i interfejse.

Softer CNC-sistema sadrži najmanje tri glavna programa: program dela, servisni program i upravljački program. Program dela sadrži opise geometrije radnog komada i uslove obrade, kao što su broj obrtaja i posmak. Dimenzije u programu dela su izražene u jedinicama koje odgovaraju rezoluciji pozicije za svaku osu kretanja. Servisni program se koristi za proveru, dopunu i korigovanje programa dela. Upravljački program prihvata program dela kao ulaz za dobijanje signala za upravljanje kretanjem po osama.

Glavni program u upravljačkom programu je interpolator koji koordinira kretanja uzduž osa mašine radi generisanja zahtevane putanje alata. Putanja alata je obično kombinacija linearnih i kružnih segmenata, pa upravljački program sadrži potprograme za linearnu i kružnu terpolaciju.

13

Veličina CNC-sistema sa zatvorenom upravljačkom petljom sadrži povratne veze za brzinu i poziviju. Povratna veza za brzinu obezbeđena je preko tehogeneratora, a povratna veza za pomak ostvaruje se preko enkodera ili resolvera.

Izlaz iz računara u CNC-sistemima može biti u vidu niza referentnih impulsa ili kao binarna reč (u sistemu sa odabiranjem – sampliranjem podataka). U prvom slučaju računara generiše niz referentnih impulsa za svaku osu kretanja, pri čemu svaki impuls generiše kretanje po osi od jednog inkrementa. Broj impulsa predstavlja predviđen put po osi, a frekvencija impulsa je proporcionalna brzini kretanja. Ovi impulsi mogu pokretati koračni motor u otvorenom upravljačkom sistemu ili mogu biti referenca za zatvoreni sistem upravljanja. Sa tehnikom sampliranja (odabiranja) podataka upravljačka petlja je zatvorena računarom. Upravljački program upoređuje referentnu reč sa povratnim signalom da bi se odredila greška pozicije. Signal greške se uvodi u DAC u fiksnim vremenskim intervalima radi prevođenja u ekvivalentni napon za pokretanje servo-motora.

3.2. Prednosti i tipovi CNC-upravljačkih jedinicaPrelaz od konvencionalnih NC na računarom numerički upravljane mašine znači

zamenu čisto hardverski baziranog NC sa softverski baziranim sistemom. Ovom promenom ostvaruju se mnoge prednosti, kao npr.:

- povećanje fleksibilnosti,- smanjenje hardverskih komponenti,- povećanje tačnosti rada izbacivanjem iz upotrebe čitača trake,- lakše korigovanje grešaka u programu dela,- mogučnost korišćecnja periferija računara za ispitivanje i korigovanje

programa dela, npr. korišćenje plotera.

Sa ekonomskog stanovišta modularna izgradnja CNC-sistema je od izuzetne važnosti. Sa nepromenjenim osnovnim upravljačkim hardverom može se izvesti upravljanje različitim tipovima mašina, npr. bušilicama, glodalicama, strugovima itd.

Osnovni predstavnici CNC-mašina su obradni centri, koji obuhvataju sve vrste CNC-glodalica, i strugarski centri. Vrlo često ovi tipovi CNC-mašina su opremljeni sa automatskim izmenjivačem alata i sistemom za automatsko odvođenje strugotina iz zone rezanja. CNC-mašine su osnovni elementi fleksibilne tehnološke ćelije ili fleksibilnog tehnološkog sistema.

Nedavno razvijeni strugarski centri omogućavaju izvođenje operacije bušenja, obezbeđujući obrtno kretanje alata u revolverskoj glavi, pri čemu radni komad miruje. Ovo je bila i osnova za razvoj novog CNC-centra, pri čemu je ova mašina opremljena sa dva posebna programirana klizača, koja se nalaze na kosim vođicama. Oba klizača nose revolverske glave, pri čemu gornja revolverska glava ima uređaj za ostvarivanje obrtnog kretanja alata, čime je omogućeno izvođenje operacija glodanja

14

i bušenja. Takođe se gornja revolverska glava može radijalno kretati. Oba klizača se mogu simultano koristiti.

Konfiguracija obradnog centra za glodanje i struganje prikazana je na slici 4.

Slika 4. Šematski izgled obradnog centra za glodanje i struganje

Većina CNC-bradnih centara je opremljena uređajima za automatsku izmenu alata, što znači da se alati mogu birati i menjati pod kontrolom programa dela. Auromatska izmena alata vodi ka povećanju produktivnosti i obezbeđuje uslove za mašinsku obradu bez prisustva operatera. Alati se, koje je prethodno identifikovao programer dela, smeštaju automatski u magacin alata, koji predstavlja obrtno skladište integrisano sa mašinom. Identifikovanje alata preko kodnih prstenova, koji se mogu menjati radi formiranja novih kodova, ili preko kodnog ključa, dopušta proizvoljan raspored alata u magacinu.

U slučaju fleksibinih tehnoloških ćelija i sistema, projektovanih za izvođenje operacija bez prisustva operatera, često se zahteva više reznih alata nego što se može smestiti u magacinu alata.

Kod CNC-strugarskih obradnih centara obično se koriste obrtne revolverske glave jer se većina strugarskih operacija može izvesti sa nekoliko alata. Rezni alati se ne izmenjuju, već se samo indeksiraju (zaokreću) da bi se doveli u radnu poziciju. Pri postavljanju alata u revolversku glavu mora se voditi računa da se alat, koji je identifikovao programer dela, postavi u predviđenu lokaciju na revolverskoj glavi.

15

Povećani zahtev za manje serije različitih proizvoda, kao i mogućnost korišćenja obrtnih alata na strugarskim centrima, uticali su na povećanje broja potrebnih alata, a time i na potrebu za njihovom automatskom izmenom.

Glavni napredak u projektovanju strugarskih centara ogleda se u mogućnosti obrtanja alata smeštenih u revolerskoj glavi. Obrtni alati dopuštaju strugarskim centrima da funkcionišu kao univerzalni strug i univerzalna glodalica. Na mašinama sa ovakvom karakteristikom moguće je izvesti, pri jednom stezanju, aksijalno i radijalno bušenje, proširivanje, razvrtanje, glodanje, kao i niz drugih sekundarnih operacija

3.3. Računari Računari su elektronski uređaji namenjeni za manipulaciju podataka prema

usvojenom skupu pravila koji se naziva program.

Računarski sistem može biti projektovan za obradu podataka opšte namene ili za realizaciju vrlo specifičnih zadataka. Nezavisno od njihove namene svi računarski sistemi imaju zajedničku strukturu. Blok-dijagram tipičnog računarskog sistema prikazan je na slici 5.

Slika 5. Osnovne komponente digitalnog računara

Sistem se sastoji od centralne procesorske jedinice, koja komunicira sa različitim perifernim uređajima. Centralna procesorska jedinica je formirana u tri projekcije, i to:

1. Upravljačka jedinica koja koordinira sve funkcije koje realizuje računar, kao npr. obrada programskih instrukcija, unošenje i memorisanje programa, otkrivanje

16

grešaka, itd.2. Aritmetička jedinica koja obavlja sve proračune, ali može i da bira, sortira i

upoređuje informacije koje se mogu koristiti za izvršavanje nekih delova programa koji imaju prioritet.

3. Interna memorija koja se koristi za memorisanje programa i rezultata proračuna izvedenih od strane aritmetičke jedinice. Podacima se može pristupiti u nanosekundama.

3.3.1. Mikroprocesor

Mikroprocesor predstavlja integrisano kolo velike gustine integracije koje sadrži aritmetičku jedinicu, različite radne registre i upravljačku jedinicu. Fleksibilnost u formiranju i programiranju mikroprocesora za izvršavanje praktično bilo koje funkcije otvorila je mogućnost njihove primene u različitim područjima. Mogućnost da se menja funkcija uređaja menjajući samo instrukcije u mikroprocesoru umesto ponovnog projektovanja štampane ploče ima veliku prednost.

3.3.2.Interna memorija računara

Računar može da realizuje samo jednu aktivnost u toku određenog vremena. Svaka lokacija u memoriji može da memoriše samo jedan karakter od informacije. Karakteri mogu biti slova, brojevi ili interpunkcijski znakovi. Kad se karakter očitava iz memorije sadržaj memorije ostaje neizmenjen. Podaci se mogu očitavati proizvoljan broj puta.

Memorije računara se mogu podeliti u dve široke kategorije, i to: ROM i RAM.

ROM (Read Only Memory) očitava procesor, a njen sadržaj je definisan u toku njene izrade. Koristi se za smeštaj glavnih upravljačkih programa koje koristi upravljačka jedinica. Sadržaj ROM-memorije ostaje nepromenjen i pri prekidu napajanja električnom energijom, pa se naziva non-volatite (stalna) memorija.

RAM (Random Acess Memory) se može upisivati i očitavati proizvoljan broj puta. Iste lokacije memorije se mogu koristiti više puta za držanje različitih programa i podataka.

Druga popularna i vrlo korisna memorija je EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) – programabilni ROM koji se može izbrisati. U stvari, to je ROM memorija koja se može reprogramirati. Reprogramiranje se izvodi uređajem nazvanim eprom-programer. Kad je završeno reprogramiranje EPROM se ponaša kao ROM, što znači da sadržaj memorije ne može menjati. Sadržaj EPROM-memorije se može izbrisati ako se izloži ultraviolentnoj svetlosti u trajanju od 20 do 30 minuta. Ovaj tip memorije omogućava vrlo brzo i jeftino ažuriranje programa upravljačkog sistema.

17

3.3.3.Binarni brojevi

Računar je elektornski uređaj, čije je funkcionisanje bazirano na nivou napona. Binarni brojni sistem, koji koristi samo 0 i 1, idealan je za primenu u računaru. Pošto se koriste samo dve cifre binarni brojevi su u obliku dugog niza jedinica i nula, npr. 1011101. Svaki broj u nizu se naziva bit (BInary digiT). Kao i kod drugih brojnih sistema i ovde poslednji broj sa desne strane u nizu označava se kao najmanje signifikantan bit (LSB – the least significant bit), i obrnuto, prvi broj sa leve strane u niz označava se kao najviše signifikovan bit (MSB – the most significant bit).

Binarni broj 101011 može se prevesti u decimalan broj na sledeći način:- vrednost pozicije 32 16 8 4 2 1- vrednost brojne osnove 25 24 23 22 21 20

- brojna vrednost 1 0 1 0 1 1 MSB LSB

Odgovarajući decimalni broj je: (1x32) + (1x8) + (2x1) + (1x1) = 43

Ovakav način prikazivanja brojeva karakteriše se nedostacima kao npr.:1. Sa povećanjem vrednosti broja povećava se i dužina niza bitova. Dužina niza

bitova poznata je kao dužina reči.2. Ne postoji način za prikazivanje decimalnih brojeva. U decimalnom sistemu

se koristi decimalni zarez.

3.3.4.Prenos podataka

Prenos podataka između računara i preiferije ostvaruje se senziranjem i održavanjem nivoa napona određene lokacije memorije. Naponi se u istom redosledu prenose i memorišu na periferijski uređaj.

Očigledno je da računar mora biti povezan sa periferijama preko kablova. Postoje dva načina za prenos napona koji predstavljaju podatke, i to: tzv. paralelni i serijski način prenosa podataka. Kod prvog načina svaki bit je povezan sa vlastitom žicom preko koje se može senzirati nivo napona. Znači za prenos informacije od jednog byte neophodan je kabl koji sadrži osam žica, svaka žica za po jedan bit. Žice su raspoređene jedna pored druge u vidu ravne trake, pa se takav kabl često naziva trakasti kabl. Mada je ovo spor način prenosa podataka ima i prednost, jer je neophodna samo jedna žica, ili eventualno dve žice ako se zahteva prenos podataka u oba smera. Instalacija za serijski prenos podataka je jeftina i podaci se vrlo lako mogu preneti na veću daljinu, npr. preko postojeće telefonske linije. Ovaj način prenosa podataka postao je standardan za CNC-potrebe. Dva osnovna razloga za to su: 1) ostvarena je kompatibilnost sa većinom uređaja u računarskoj indrustriji, i 2) ostvarena je mogućnost prenosa podataka preko telefonske linije.

18

4. DIREKTNO NUMERIČKO UPRAVLJANJE (DNC-sistemi)

Pod DNC-sistemom (Direct Numerical Control) podrazumeva se više NC-mašina, direktno upravljanih jednim digitalnim računarom (slika 6.).

Slika 6. Struktura DNC-sistema

Podaci u NC-upravljačku jedinicu mašine ne unose se preko čitača bušene trake, nego iz njega (BTR-Behind Tape Reader – iza čitača trake).

Prvo instaliranje DNC-sistema izvedeno je 1967-1968. godine, istovremeno u SAD i Japanu.

19

Dve osnovne karakteristike DNC-sistema su od posebnog značaja, tj. centralizovano uptavljanje bankom podataka za NC-mašine i automatizacija ulaza upravljačkih informacija, koje su se ranije uglavnom memorisale na bušenu traku.

Procesni računar preko kablovske veze (on-line) direktno upravlja sa više NC-mašina. Preko ulazno/izlaznih jedinica (tzv. procesnih periferija) obezbeđuje se direktan priključak na procesni računar više NC-upravljačkih sistema mašina, mernih mašina, uređaja za manipulaciju radnih komada, itd. Procesni računar obrađuje podatke u realnom vremenu tako da više mašina može da simultano radi preko procesnog računara.

Programi radnih komada memorišu se na eksternoj memoriji (magnetna traka, magnetni disk) računara za duži vremenski period, npr. za nedelju dana. Memorisani program može se proveriti, korigovati, sasvim ili delimično izmeniti preko monitora mašina ili preko uređaja za ulaz-izlaz podataka na računaru.

Računar u DNC-sistemu prevashodno služi za organizacione zadatke, koji prelaze mogućnosti kovencionalnog NC-upravljanja, kao npr.:

- direktno upravljanje tokom radnih komada;- direktno upravljanje tokom alata;- upravljanje merenjem i ispitivanjem uz obradu dobijenih zadataka;- dobijanje, obrada i dalja prerada ili štampanje pogonskih podataka, koji su

određeni ručno ili automatski, kao npr. osnovno i pomoćno vreme i vreme zastoja, uzrok zastoja, škart, registrovanje postojanosti alata, javljanje zastoja, tj, prekoračenja graničnih vrednosti ili loma alata;

- preuzimanje računskih operacija i upravljačkih podataka za adaptivno upravljanje;

- direktno povezivanje sa nadređenim velikim računarom, čime se ostvaruje:a) on-line preuzimanje mašinski dobijenih NC-programa radnih komada i

drugih upravljačkih i kontrolnih programa. U ovom slučaju otpada uobičajeno unošenje podataka preko bušenih traka u procesni računar

b) predavanje pogonskih podataka preko procesnog računara na dalju obradu u nadređenom računaru.

4.1. Prednosti DNC-sistemaVeći stepen automatizacije u procesu prenošenja upravljačkih podataka i

automatsko određivanje pogonskih podataka vode ka većem stepenu iskorišćenja mašine i smanjenju personala za opsluživanje. Smanjuje se broj zastoja zbog nemanja programa ili usled greške u programu.

Prednost DNC-sistema u odnosu na NC-sisteme naročito dolazi do izražaja pri manipulisanju obimnim upravljačkim programima za obradu komplikovanih radnih komada na obradnim centrima sa automatskom izmenom alata i radnih komada.

Pored toga, DNC-računar može preuzeti upravljanje automatskim tokom radnih komada u okviru tehnološkog sistema, čime se omogućava praćenje optimalne

20

zauzetosti mašina. Isto tako, preko praćenja pogonskih podataka može se povećati stepen iskorišćenja mašina.

4.2. Oblasti primene DNC-sistemaSpecifična područja primene DNC-upravljanja su:- upravljanje sa više različitih mašina preko procesnog računara, naročito kad

je u pitanju izrada složenih radnih komada u pojedinačnoj i maloserijskoj proizvodnji na obradnim centrima;

- upravljanje svim NC-stanicama mašinskog sistema preko procesnog računara, uključujući povezivanje ovih stranica pomoću transportnih sistema za dotur radnih komada i alata.

21

5. FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI

Do pedesetih godina ovog veka automatizacija proizvodnih procesa bila je orijentisana na masovnu proizvodnju, koristeći tzv. „krutu automatizaciju“.

Tipične karakteristike „krute automatizacije“ su: sistem je nefleksibilan, tj. promena proizvodnog programa je vrlo skupa i

teško ostvarljiva; osnovne operacije su obično jednostavne, međutim, integracija i koordinacija

više takvih operacija čini sistem kompleksnim; veliki broj delova u seriji; visoki investicioni troškovi.

Zahtevi tržišta usmeravaju industrijske proizvođače u pravcu: brze promene asortimana proizvodnje, skraćenja vremena od ideje do pojave proizvoda na tržištu, organizovanja proizvodnje u malim serijama, poboljšanje kvaliteta proizvoda.

Sa konvencionalnom automatizacijom proizvodnih postrojenja ovi zahtevi se ne mogu realizovati, jer relativno visoki troškovi podešavanja postrojenja ne omogućavaju ekonomičnu proizvodnju u malim serijama.

Brza promena asortimana proizvoda u pojedinačnoj i serijskoj proizvodnji uticala je na udvojene programabilne ili fleksibilne automatizacije. Bitne karakteristike programabilne automatizacije su:

visoki investicioni troškovi (ali su manji nego kod sistema sa krutom automatizacijom);

sposobnost da menja redosled operacija kojima se upravlja pomoću programa;

visoka fleksibilnost, što čini sistem pogodnim za proizvodnju različitih proizvoda u malim serijama;

relativno manja proizvodnost u odnosu na krutu automatizaciju.

Proizvodni program se može definisati veličinom serije (mala, srednja, velika), koja zavisno od asortimana, a sa ciljem podizanja produktivnosti, zahteva odgovarajuću optimalnu tehnologiju.

5.1. Definisanje fleksibilnog tehnološkog sistemaPod fleksibilnim tehnološkim sistemom podrazumeva se proizvodna oprema,

povezana sa zajedničkim sistemom upravljanja i sistemom za tok materijala radi automatske proizvodnje različitih radnih komada. Organizaciona i tehnička procedura i programi su takođe deo sistema.

Pored obrade delova (aktuelni proizvodni proces), sistemom su obuhvaćeni i prateći pomoćni procesi, kao što su manipulacija, transponovanje, kontola, montaža,

22

skladištenje, itd. Upravljački podaci iz računara predaju se procesu, a podaci iz procesa, neophodni za praćenje njegovog funkcionisanja, dostavljaju se računaru radi njihove obrade i donošenja upravljačkih naredbi u realnom vremenu.

Fleksibilnost i produktivnost su kriterijumi za izbor proizvodnih instalacija. Ova dva kriterijuma su u međusobnoj suprotnosti. U masovnoj proizvodnji produktivnost je u prvom planu, dok se u maloserijskoj proizvodnji mora postići visoka fleksibilnost.

Fleksibilni tehnološki sistemi omogućavaju obradu različitih tipova proizvoda koji pripadaju određenoj familiji delova. Broj i tipovi delova u okviru familije definišu područje primene fleksibilnih transfer linija, fleksibilnih tehnoloških ćelija i fleksibilnih tehnoloških sistema.

Fleksibilna tehnološka linija sadrži nekoliko automatizovanih ili specijalizovanih mašina, povezanih sa automatizovanim sistemom za transport materijala na principu linije.

Fleksibilnu tehnološku ćeliju čini jedna ili više računarom numerički upravljanih mašina, opremljenih magacinom delova i automatskim manipulatorom za manipulaciju delovima, magacinom alata i automatskim izmenjivačem alata i nizom mernih uređaja za praćenje procesa obrade.

Transport delova i alata u okviru ćelije može se izvesti različitim uređajima, kao što su uređaji za izmenu paleta, automatizovani uređaji za magacioniranje paleta i manipulatori za izmenu delova i alata. Fleksibilna tehnološka ćelija, koja predstavlja kombinaciju računarom numerički upravljačkih mašina, robota i periferijskih uređaja pogodna je za fleksibilnu obradu bez prisustva operatera.

Fleksibilna tehnološka ćelija ima sledeće karakteristike:1. Izvođenje obrade bez prisustva operatera (npr. u drugoj i trećoj smeni).2. Fleksibilnost za obradu različitih tipova proizvoda u malim serijama.3. Jednostavno podešavanje i lako izvođenje procesa obrade.4. Lako praćenje tekućeg procesa, itd.

Koordinacija operacija na više tehnoloških ćelija ostvaruje se u fleksibilnom tehnološkom sistemu preko centralnog računara.

Fleksibilni tehnološki sistem čine kompatibilni i integralni podsistemi. Glavne komponente ovog sistema su:

1. računarom numerički upravljane mašine;2. transportni sistem za dotur materijala;3. sistem upravljanja koji koordinira rad CNC-mašina i transportnog sistema;4. servisni modul i/ili pomoćne jedinice za pranje, kontrolu, itd.

23

6. ROBOTIKA

6.1. Pojam i naziv robotaU određivanju pojma robota možemo krenuti od jedne popularnije definicije koju

nalazimo u Vebsterovom (Webster) rečniku. Prema toj definiciji robot je "automatizovani uređaj koji obavlja funkcije koje se obično pripisuju čoveku". Zvanična definicija data od strane RIA (Robotic Industries Association) je međutim, znatno preciznija ali se odnosi samo na industrijske robote. Ona u slobodnijem prevodu glasi: "Industrijski robot je višefunkcionalni manipulator koji se može reprogramirati i koji je namenjen da pomera radni materijal, predmete, alat i specijalne uređaje na razne zadate načine u cilju izvršavanja različitih zadataka".

U drami Karela Čapeka robotima se nazivaju mehanički ljudi koji rade u fabrikama. Tu je uveden i naziv robot. Naziv je izveden iz češke reči "robota" koja označava prisilni rad. Taj naziv je kasnije preuzet i u svim drugim svetskim jezicima.

Čapek navodi da su roboti mehanički savršeni i poseduju izuzetno veliku inteligenciju. To je uobičajena vizija autora naučne fantastike. Tako, u nastanku pojma robota "mehanička savršenost" i "velika inteligencija" postaju njegove glavne odrednice. Razvojem nauke, posebno automatizacije, termin robot, uz izmenjen sadržaj, ulozi u svakodnevnu upotrebu.

Tridesetih godina ovog veka dolazi do značajne modernizacije proizvodnje. Formiraju se moderne proizvodne linije na kojima se nalaze i različiti automati. Danas takvi automati i poslovi koje su radili deluju veoma jednostavno, međutim, u ono vreme oni su bili proizvod vrhunske tehnike i nazivani su robotima.

Originalna definicija je: "An industrial robot is a reprogrammable, multifuncional manipulator designed to move material, parts, tools, or special devices through variable programmed motions for the performance of a variety of tasks".

Robotom je smatran svaki tehnički uređaj sposoban da obavi neke radnje i poslove koje je ranije radio čovek. Nije bilo potrebno da takav uređaj liči na čoveka niti da se odlikuje nekom širom mogućnošću kretanja ili pak mogućnošću prilagođavanja različitim zadacima. Automati su vremenom usavršavani, no njihove bitne karakteristike u pogledu mogućnosti kretanja i prilagođavanja nisu se menjale. Kvalitativni skok nastupa pedesetih godina. Razvija se tehnika računara i pojavljuju se mašine i uređaji kojima su upravljali elektronski računari. To su takozvane numerički upravljane mašine. One su mogle da obave veoma složene poslove ali su to ipak bile samo strogo određene kretnje za koje je mašina konstruisana (na primer, automatizovani strug). Takve mašine nazivane su tada robotima. Presudna je bila sposobnost računara da obavlja, slično čoveku, određene intelektualne radnje.

Približno u isto vreme sa numerički upravljanim mašinama, razvijaju se i kopirajući manipulatori koji su neophodni za rad sa radioaktivnim materijama. Iz

24

današnje perspektive možemo reći da su savremeni roboti nastali sjedinjavanjem manipulatora i numerički upravljanih mašina. Od manipulatora je preuzeta više ili manje čovekolika ruka koja se odlikuje velikom mogućnošću različitih i složenih kretanja. Od numerički upravljanih mašina preuzet je digitalni računar koji je sada upravljao manipulatorom i posedovao mogućnost jednostavne promene programa. Tako je postignuta i sposobnost prilagođavanja robota različitim zadacima. Konačno, razvojem računara i metoda veštačke inteligencije robotu je omogućeno snalaženja i u nekim nepredviđenim situacijama. Zaključujemo da se u određivanju pojma robota moramo ponovo vraćati izvornoj definiciji Karela Čapeka. Njegovu definiciju ćemo iz fantastike prevesti u realnost. Umesto "mašine koja je mehanički savršenija od čoveka" i "koja ima izuzetnu inteligenciju", ovde je reč o tehničkom uređaju koji je namenjen da izvršava neka kretanja i funkcije koje obavlja čovek i koji se odlikuje određenom samostalnošću, odnosno autonomnošću u radu.

U definiciji se precizno navode samo glavne odrednice pojma robota: sposobnost obavljanja nekih kretanja svojstvenih čoveku i samostalnost u radu tj. neka vrsta intelekta. Međutim, ne precizira se u kom obimu su ove osobine izražene. Radi se o tome da se nekada nije zahtevala velika složenost kretanja koje se može ostvariti, a samostalnost je podrazumevala jedino sposobnost da se zadate radnje automatski ponavljaju.

Danas od robota zahtevamo mnogo više. Robot mora ostvariti veoma složena kretanja, a i pojam samostalnosti se izmenio. Robot mora biti sposoban ne samo za automatizovano izvršavanje postavljenog zadatka već i za snalaženja u nekim situacijama koje su izvan normalnog radnog režima; on mora reagovati i prilagođavati se različitim poremećajima uslova rada. Takvu sposobnost već možemo nazvati inteligencijom. Sadašnja istraživanja u oblasti robotike pokazuju da će roboti biti mehanički sve savršeniji, a njihovi upravljački sistemi posedovaće sve više veštačkih čula i elemenata veštačke inteligencije. Kao primer neka posluži čulo vida u obliku televizijske kamere sa računarskim algoritmima za prepoznavanje oblika. Zatim, tu su merači sile pritiska, laserski daljinari i razni drugi uređaji. Time će roboti postati zaista veoma samostalni u radu.

6.2. Razvoj robotskih sistemaČesto se kaže, da su savremeni roboti nastali sjedinjavanjem kopirajućih

manipulatora i numerički upravljanih mašina pri čemu su od manipulatora preuzeli manje ili više čovekoliku ruku, a od numerički upravljanih mašina sistem upravljanja pomoću računara. Ovo se očigledno odnosi na industrijske manipulacione robote koji su uvek opremljeni izvršnim mehanizmom u obliku ruke. Oni su se, dakle, razvijali kao produžetak i usavršavanje proizvodnih automata namenjenih za pomeranje delova u proizvodnji i opsluživanje mašina.

Robotski sistemi razvijali su se nezavisno i sa stanovišta drugih upotreba. Posebno je značajan razvoj robotike u medicinske svrhe. Taj razvoj ima širi značaj

25

od medicinske primene jer je rad na realizaciji nožnih ortoza i proteza doveo do teorijske analize veštačkog dvonožnog hoda, a kasnije i do razvoja opšte teorije robotike.

Važno mesto u razvoju robotike predstavlja i rad na realizaciji hodajućih transportnih vozila. Ta istraživanja bila su orijentisana ka višenožnom veštačkom hodu. Danas se ove tri orijentacije u robotici ne mogu lako razdvojiti. Manipulacioni roboti značajni su i za industrijsku i za medicinsku primenu. U industriji rade na proizvodnim linijama, a u medicini predstavljaju ortoze ili proteze ruke. Slično je i sa veštačkom nogom koja nalazi primenu u medicini, a i kod hodajućih transportera. Već iz ovih grubih poređenja vidimo stapanje ovih orijentacija, međutim, one još uvek zadržavaju i neke svoje specifičnosti

6.2.1. Industrijska robotika

Industrijski manipulacioni robot je uređaj opremljen mehaničkom rukom velikih mogućnosti kretanja i upravljačkim sistemom velike autonomije realizovanim na digitalnom računaru, slika 7.

Slika 7. Robot sa tri zgloba

Ovakav robot predstavlja današnju krajnju tačku razvojnog niza industrijskih automata. Industrijske robote delimo u tri generacije na osnovu toga u kojoj meri su izražene glavne odrednice robota: univerzalnost kretanja i autonomnost u radu.

Industrijski automati izvršavaju zadata kretanja tako što se pokretanje i zaustavljanje obezbeđuje prekidačima ili mehaničkimgraničnicima. Mada se po nekim definicijama i ovi uređaji svrstavaju u robote, danas je uglavnom prihvaćeno da takvi automatski manipulatori ipak nisu roboti jer je njihova univerzalnost i mogućnost reprogramiranja veoma ograničena.

26

Roboti prve generacije u stanju su da automatski ponavljaju zadati pokret. Zapravo, ne radi se o samo jednom određenom pokretu, već o proizvoljnom pokretu koji se robotu zadaje preko, na primer, zapisa na magnetnoj traci. Novi zadatak podrazumeva novi program. Time se iscrpljuje mogućnost komunikacije sa robotom, a njegova samostalnost ogleda se u preciznom automatskom ponavljanju zadatog kretanja.

Kod ovih robota srećemo dva načina pamćenja zadatog kretanja. Kod starijih tipova robot pamti određeni broj položaja pomoću odgovarajućeg broja grupa potenciometra koji se nalaze na upravljačkom pultu. Svaka grupa potenciometara pamti jedan položaj robota tako što jedan potenciometar iz grupe pamti vrednost pomeranja jednog pokretnog zgloba.

Roboti prve generacije nazivaju se i engleskim terminom plejbek roboti (eng. playback). U slobodnom prevodu to bi značilo ponavljajući roboti, zato što ponavljaju zadato kretanje. U slučaju kretanja od tačke do tačke bez mogućnosti upravljanja kretanjem između tačaka koristi se engleski termin "pointtopoint" upravljanje, a u slučaju kontinualnog praćenja putanje engleski termin je "continuous path control".

Roboti druge generacije moraju dobijati i informacije o prostoru i stvarima koje ih okružuju. Za to služe davači takozvanih spoljašnjih informacija. Navedimo nekoliko primera. Hvataljka robota izrađuje se obično u obliku klešta, odnosno šake sa dva prsta. Na unutrašnjoj strani hvataljke mogu se postaviti davači koji će registrovati dodir sa predmetomkoji se hvata čime robot dobija informaciju da li je uhvatio predmet ili se hvataljka stisnula "u prazno". Složeniji davač izmerio bi i silu kojom hvatljka stiska predmet. Senzori dodira mogu se postaviti i na spoljašnje strane hvataljke da bi registrovali dodir sa eventualnom preprekom. Na prednjem delu hvataljke mogu se nalaziti i fotodiode koje će registrovati približavanje bilo kakvog predmeta ili prepreke. Posredstvom davača robot prima informacije iz radnog prostora i na osnovu njih donosi odluke o svom daljem ponašanju. Ovakav robot mora imati računar koji će primati informacije i donositi odluke.

Očigledno, ovakvi sistemi omogućavaju robotu da reaguje u nekim slučajevima poremećaja uslova rada. Ako, na primer, nema predmeta koji treba uzeti sa proizvodne trake, robot će to registrovati, a zatim sačekati da dođe sledeći predmet. Ako naiđe na prepreku on će je "pipajući" zaobići. Za ove robote karakterističan je ovaj postupak "pipanja" odnosno rešavanje problema koji sadrže određenu dozu nepredvidljivosti metodom probe. Možemo reći da je u nepredvidljivim situacijama ponašanje robota druge generacije donekle slično ponašanju slepog čoveka. On ne može osmotriti situaciju, onda doneti odluke, pa tek na kraju pristupiti kretanju. On informacije prikuplja uporedo sa kretanjem i odmah donosi odluke.

Roboti treće generacije sposobni su da razdvoje proces prikupljanja informacija i donošenja odluke od kasnijeg kretanja kojim se odluke sprovode.

27

Kada govorimo o istorijskom razvoju industrijske robotike navedimo hronološki još neke važne momente:

Krajem četrdesetih i početkom pedesetih godina razvijaju se kopirajući manipulatori i teleoperatori za rad sa radioaktivnim materijama;

Godine 1952. Institut za tehnologiju u Masačusecu (MIT) prikazuje prvu numerički upravljanu mašinu;

Godine 1954. u Velikoj Britaniji je patentiran prvi robotski uređaj manipulator sa numeričkim upravljanjem(C. W. Kenward);

Godine 1954. projektovan je u SAD uređaj pod originalnim nazivom"programmed article transfer" ili, u slobodnom prevodu, sistem za programirano premeštanje predmeta (George C. Devol).

Godine 1960. kompanija Junimejt (engl. Unimate, rukovodilac J. F. Engelberger) proizvela je prvi robotski uređaj prema ovom projektu.

6.3. Roboti u industriji – Fleksibilna automatizacija Roboti su, ušli u fabrike da bi se postigla veća produktivnost proizvodnje. Počeli

su od jednostavnijih operacija i kretali se ka složenijim. Danas polja industrijske primene robota možemo svrstati u četiri kategorije:

1. prenos (transfer) materijala i opsluživanje mašina,2. procesne operacije,3. poslovi montaže (asembliranje),4. poslovi kontrole proizvoda (inspekcija).

Prva kategorija poslova karakteriše se time da je potrebno uhvatiti predmet i preneti ga na traženo mesto. Nekada je u pitanju samo prosto premeštanje delova u procesu proizvodnje, a nekada je potrebno staviti predmet u mašinu ili ga izvaditi iz nje i tada govorimo o opsluživanju mašine. Tipični primeri su opsluživanje prese ili struga.

Jednostavnije probleme iz domena prve kategorije mogli su rešavati i stariji, manje savršeni modeli robota. Na primer, opsluživanje prese svodi se na uzimanje radnog predmeta sa određenog mesta, stavljanje pod presu, i na kraju, nakon presovanja odlaganje predmeta na predviđeno mesto.

Ako radni predmeti dolaze uvek na precizno određeno mesto sa koga će ih robot uzeti i ako se zahteva ponavljanje istog ciklusa, tada celu operaciju može izvesti robot sa prilično jednostavnim pogonskim i upravljačkim sistemom. Nije neophodno koristiti servosisteme već se može upotrebiti prost (npr. pneumatski) pogon, a zaustavljanje u željenom položaju postići postavljanjem mehaničkih graničnika. Pomeranje u svakom zglobu određeno je graničnicima koji ga zaustavljaju. Različiti položaj robota obezbeđuju se promenom položaja graničnika. Zbog ovakvog načina zadavanja položaja ovi manipulatori odlikuju se velikom preciznošću. Očigledno, kod ovakvih uređaja dosta je komplikovano izmeniti zonu kretanja. Naime, potrebno

28

je premestiti graničnike za svaki zglob. Zato se ovi uređaji danas teško mogu nazvati robotima.

Savremeni roboti projektuju se tako da mogu opsluživati sve vrste mašina.

Drugu kategoriju čine poslovi u kojima robot nosi neki alat ili uređaj kojim obavlja određenu proizvodnu operaciju na radnom predmetu. Karakteristični primeri iz ove kategorije su tačkasto i šavno zavarivanje, farbanje prskanjem, brušenje, poliranje itd. I kod ovih poslova javlja se različita složenost zadataka. Kod farbanja prskanjem potrebna je manja preciznost nego kod zavarivanja. Zatim, kod tačkastog zavarivanja dovoljno je ostvariti kretanje od tačke do tačke, dok je kod šavnog zavarivanja potrebno pratiti kontinualnu putanju. Konačno, kod brušenja i poliranja potrebno je upravljati i silom pritiska na predmet koji se obraduje.

Treća kategorija obuhvata problem montaže. Robot se koristi za sastavljanje različitih, prostih ili složenijih, sklopova. Zadatak koji se često postavlja u montaži je uvlačenje predmeta zadatog oblika u odgovarajući otvor. U teorijskim razmatranjima uglavnom se koristi takav zadatak montaže. Poslovi montaže su skoro ušli u domen primene robota. To je posledica složenosti zahteva koji se postavljaju: velika preciznost, upravljanje silama koje se pri sastavljanju javljaju i sl. Ovakva primena robota često obuhvata i vizuelne sisteme.

Konačno, u četvrtoj kategoriji, roboti obavljaju poslove kontrole. Ova primena tesno je vezana sa razvojem svih vrsta senzora: taktilnih senzora, ultrazvučnih i laserskih uređaja i konačno svih vrsta vizuelnih sistema.

U početnoj fazi primene robota u industriji oni su uglavnom obavljali one poslove koji su monotoni, koji se obavljaju u nezdravim uslovima i slično. Uopšte, to su poslovi od kojih je čoveka poželjno osloboditi, pa tako roboti imaju određenu ulogu u humanizaciji rada. Treba, međutim, reći da roboti u industriju nisu uvedeni prvenstveno iz humanih, već iz ekonomskih razloga. Roboti su veoma produktivni, oni rade u više smena, rade ujednačenim ritmom, prave malo škarta. Jednostavno rečeno, proizvodnja u kojoj učestvuju roboti je jeftinija.

Današnjoj industriji u kojoj dominira proizvodnja u velikim serijama svako pojeftinjenje proizvodnje veoma je značajno. Takvoj proizvodnji prilagođena je većina proizvodnih pogona današnje industrije. Takve automatizovane proizvodne linije nazivaju se fiksnom automatizacijom.

Drugi uslov je da taj proizvod bude aktuelan u dužem vremenskom periodu jer nakon prestanka proizvodnje angažovana oprema se teško može koristiti za druge svrhe.

Stručnjaci smatraju da će u domenu veličine proizvodnih serija u skoroj budućnosti doći do bitnih promena. Uslovi tržišta počinju već danas u mnogim oblastima diktirati proizvodnju u malim serijama, nekada samo nekoliko desetina komada. Smatra se da će se ova tendencija smanjivanja serija nastaviti i veliki deo industrije moraće se preorijentisati na proizvodnju malih serija i česte izmene

29

predmeta proizvodnje. Tako dolazimo do proizvodnih sistema koji se brzo prilagođavaju promenama u proizvodnom programu i čak imaju mogućnost istovremene proizvodnje različitih proizvoda. Za takve sisteme koristi se naziv fleksibilni proizvodni sistemi ili fleksibilna proizvodnja. Iz istih razloga takav način automatizacije nazivamo fleksibilnom automatizacijom. Za ovakvu proizvodnju orijentisanu na male serije i posebno sposobnu za brzo osvajanje novih proizvoda neophodno je više uslova.

Prvi uslov je efikasno i brzo projektovanje, a to znači korišćenje metoda računarskog projektovanja (engleski CAD tj. computer aided design). Te metode obično obuhvataju programe čijim korišćenjem se brzo mogu izvršiti složeni proračuni i provere budućeg proizvoda. Složeniji sistemi CAD sposobni su da na osnovu postavljenih projektnih zahteva sami daju potrebna konstruktivna rešenja, odnosno izvrše projektovanje. Većina CADsistema je negde između ove dve mogućnosti. Sastoje se iz programa za proračun i proveru i komunikacionih programa koji korisniku omogućavaju jednostavno rukovanje celim programskim sistemom. U njih se ugrađuje logika projektovanja, tako da u interaktivnom radu korisnik (projektant) brzo dolazi do rešenja. U ovakvim sistemima dosta se koriste mogućnosti računarske grafike.

Drugi uslov fleksibilne proizvodnje je sama proizvodna linija sposobna za prilagodavanje različitim proizvodima. To su visoko automatizovane linije sa velikim korišćenjem robota. Ranije isticana univerzalnost robota sa stanovišta mogućnosti izvršavanja različitih operacija ovde dolazi do punog izražaja. Oni uveliko doprinose sposobnosti proizvodnje da se prilagođava različitim predmetima proizvodnje.

Roboti su postali nezamenljivi faktor savremene industrijske proizvodnje.

30

7. ZAKLJUČAK

Očekujuju se bitne promene u konstrukciji mašina i robota, što će doprineti razvoju standardnih modula za robote i za univerzalne obradne centre za operacije struganja, glodanja, bušenja i brušenja. Neke mašine će biti sposobne da same izvedu prostije funkcije održavanja, a postojaće vrlo kompleksni roboti koji će biti sposobni da izvedu i složenije opravke na mašinama. Tako teorijski, čovek će biti potreban samo da radi na razvoju softvera, tj. u projektovanju i ažuriranju baze podataka i expert-sistema. Kombinujući expert-sisteme sa senzorima, fleksibilni tehnološki sistemi biće u mogućnosti da obrađuju ili montiraju proizvode u pojedinačnoj proizvodnji, sa efikasnošću koja je sada u masovnoj proizvodnji. Međutim, sa povećanjem stepena automatizacije i inteligencije u fleksibilnim tehnološkim sistemima drastično opada broj potrebnih radnika u pogonu. Prema nekim prognozama broj radnika u metaloprerađivačkoj industriji opašće u naredni deset godina za 60-75%, a broj radnika koji rade direktno u pogonu oko 90%. S druge strame. biće neophodno povećati broj radnika drugih zanimanja.

31

8. LITERATURA

[1] Dr. Radovan Kovačević: NUMERIČKI UPRAVLJANE MAŠINE ALATKE I NJIHOVO PROGRAMIRANJE, Naučna knjiga, Beograd, 1987.

[2] www.google.com – numerički upravljane mašine, fabrike budućnosti, cnc mašine...[3] http://automatizacija1.etf.rs/poglavlja/Robotika%201.htm

32