UNIVERZITET U MOSTARU

MAINSKI FAKULTET

Master studij

Smjer: DP/Konstruktivni

Seminarski rad

Industrijski roboti i njhova primjena u industriji

Predmet: Robotika

Student: Sinanovi Dino

Mostar, januar 2014.

1

1. UVOD

Pod pojmom robot podrazumijeva se elektro-mehanika jedinica koja je u stanju da

autonomno, po nekom programu, ili pod kontrolom ovjeka izvodi odreene zadatke. Da bi

odvojili ovako definisanu elektro-mehaniku jedinicu od obine maine mora se poetna

definicija dopuniti sa par osobina, a to su: sposobnost kretanja po okolini u kojoj obavlja

svoju funkciju, operativnost mehanikom rukom, sposobnost opaanja sredine u kojoj se

nalazi i manipulacija u toj sredini, inteligentno ponaanje uglavnom u smislu oponaanja

zivotinja i ljudi. Potreba za ovakvim mainama se ispoljila izuzetno rano u ljudskoj historiji u

smislu potrebe za vjestakim pomonicima u raznim opasnim i zahtjevnim situacijama.

U potpunosti autonomne maine su se pojavile tek sredinom 20-og vijeka. Zahtjev za

obavljanjem raznih poslova efikasnije, jeftinije i sa mnogo veom pouzdanou doveli su do

toga da se roboti najvie eksploatiu i razviju u oblasti industrije. Upotreba robota u ovakvoj

sredini (industrijskoj) je uglavnom u oblastima: proizvodnje, sklapanju, pakovanju,

transportovanju, istraivanju svemira i zemlje, oblastima medicine, laboratorijskom

istraivanju, i masovnoj proizvodnji potroakih i industrijskih proizvoda i sl.

Poto se nigdje ne moe nai tana i jasno utvrena definicija robota, tipini robot mora

posjedovati nekoliko svojstava:

Vjetaki je napravljen,

Sposoban je da opaa okolinu, manipulie i komunicira sa stvarima u njegovoj

neposrednoj okolini,

Ima sposobnost donoenja odluka pomou automatske kontrole ili preprogramirane

sekvence koraka koja se unosi na osnovu prikupljenih informacija o sredini u kojoj se

nalazi,

Programabilan je,

Kree se pomou jedne ili vie osa rotacije ili translacije,

Pravi koordinirane pokrete,

Kree se bez ljudske pomoi i

Ima namjeru i svrhu

2

2. INDUSTRIJSKI ROBOTI

Pod industrijskim robotom smatra se automatski kontrolisan, reprogamabilan, vienamenski

manipulator u tri ili vie osa. Oblasti upotrebe industrijskih robota su: zavarivanje, farbanje,

pick & place, pakovanje i paletiziranje, kontrola kvaliteta proizvoda, testiranje i td. Sve ove

poslove karakterie potreba za visokom preciznou, izdrljivou i brzinom. Industrijski

roboti su dostupni u velikom opsegu veliina, oblika, i konfiguracija. Projektuju se i

proizvode sa potrebom da zadovolje razliiite zahtjeve u proizvodnji koji se mogu ogledati u

vidu potrebe za obavljanjem odreenog posla, zatim rad u tekim ili specifinim vremenskih i

proizvodnim uslovima,itd.

2.1. Tipovi i karakteristike industrijskih robota

Industrijski roboti mogu biti upravljani servo mehanizmom ili na neki drugi nain. Roboti

upravljani putem servo sistema su kontrolisani uz pomo senzora koji kontinualno prate ose

robota i sve ostale komponente koje su vane za pozicioniranje i brzinu kretanja. Ovako

sakupljene informacije se porede sa pretpostavljenim referentim parametrima koji su

programirani i sauvani u memoriji robota.

Roboti upravljani na drugi nain nemaju sposobnost rada na principima povratne sprege, jer

nemaju informacije u trenucima dok obavljaju svoju funkciju, ve su upravljani pomou

sistema mehanikih prekidaa i limitera.

Industrijski roboti mogu se daljinski programirati tako da svoje funkcije obavljaju pomou

programiranja odreene putanje kretanja koju kruno u procesu proizvodnje ponavljaju.Ovaj

vid programiranja robota se zasniva na raznim tehnikama kontrole kretanja robota.Postoje tri

tipa putanja koje su najkorisnije i najee se koriste u upotrebi industrijskih robota, a to su:

Point-to-Point Path (Praenje od take do take)

Controlled Path (Kontrolisana putanja)

Continious Path (Ponavljajua putanja)

Point-to-Point path metoda se zasniva na projektovanju robota tako da se oni u okviru svog

opsega kretanja kreu od take do take koja se unapred unosi u njegovu memoriju. U

automatskom modu rada javlja se problem u odstupanju od praenja tano zadatih putanja.

Razlog za ovakva dodue manja odstupanja su varijacije u zdruenoj geometriji, varijacija pri

brzini kretanja, itd. Predvianje greaka i odstupanja u putanjama je teko i shodno tome

upotrebom ovog metoda moe se doi u potencijalno opasne i nesigurne situacija i ak se

ugroziti bezbednost osoblja u neposrednoj okolini.

S obzirom na jednostavnost postupka ovaj pristup se zbog gore navedenih mana ne moe u

potpunosti odbaciti ve se primenjuje u situacijama kada sam proces proizvodnje ne zahtjeva

veliku preciznost i kada je opasnost od

velikih havarija minimalna.

Controlled Path metoda se zasniva na projektovanju robota tako da putanja ili reim kretanja

obezbeuje kretanje koje prati predvidljivu (kontrolabilnu) putanju i orijentaciju dok robot

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

izraunate pomou kompjuterskog sistema samog robota. Koritenjem ovog pristupa

smanjujemse opasnost od havarije i poveava bezbjednost u odnosu na gore navedeni

postupak.

3

Robot iju putanju kontrolie pohranjivanje velikog broja ili bliskih uzastopnih obimnih

taaka u memoriji tokom reda koji se ui je robot kontrolisan pomou metode kontinuirane

putanje. U toku ovog vremena i dok se robot pomjera koordinatne take u u koordinatnom

prostoru se kontinuirano prate u fiksno postavljenom vremenu, npr. 60 puta u sekundi, nakon

ega se smetaju u memoriju samog sistema robota. Kada se robot prebaci u automatski reim

rada, program se ponavlja iz memorije i kopija putanje se kreira.

2.2. Komponente industrijskog robota

Industrijski roboti sadre 4 glavne komponente, a to su:

Mehaniku jedinicu

Pogonski sistemi

Sistem upravljanja

Alate

2.2.1.Mehanika jednica

Pod pojmom mehanike jedinice industrijskog robota smatra se uglavnom manipulatorska

ruka, meutim pored nje komponente koje su takorei zdruene sa njom u jednu cjelinu

fabriki mehaniki ram sa oruem koje podrava mehaniku povezanost i zglobove, aktuatore

(linearne ili rotacione), kontrolne ventile i senzore. Fizike dimenzije, dizajn, robusnost i

ostale osobine zavise od zahtjeva.

2.2.2. Pogonski sistemi

Sistemi napajanja mogu biti: elektrini, hidraulini i pneumatski. Odabir jedne od ovdje

navedene opcije se vri na osnovu specificiranog zahtjeva za performansama, cijeni i mjestu

na kome se dotini sistem postavlja. Naim,e uzimajui za primjer industrijskog robota za

farbanje, pri odabiru sistema napajanja za robot mora se uzeti u obzir da se radi u sredini koja

4

je lako zapaljiva pa se ne smije koristiti nikako elektrini sistem ili bilo ta to moe dovesti

do varnienja. U ovom konkretnom primjeru koristi se hidraulini pogon. Pneumatski pogon

je karakteristian za robote za podizanje i prenos manjih tereta. Takoer treba uzeti u obzir da

se pri odabiru odreenih pogonskih sistema, mora imati u vidu snage koje oni mogu da

proizvedu.

Hidraulini pogon se koristi pri radu sa srednjim ili teim optereenjima, ili kada se eli

precizniji rad nego to moe da se postigne sa pneumatskim pogonom.Roboti napajani

eletrinim pogonom su najzastupljeniji u industriji. Koriste se i AC i DC napajani motori koji

elektrinu energiju prenose do mehanikih aktuatora i odgovarajuih sistema upravljanja.

Upravljanje kretanjem je mnogo bolje, a i funkcionalnost je bolja nego kod hidraulikih i

pneumatskih. Primjer je potreba za naglim zaustavljanjem sistema usljed kvara ili

neoekivanih situacija. U takvoj situaciji je mnogo lake i bre ugasiti sistem napajan strujom

nego hidraulini i pneumatski.

Najbolje reenje je svakako elektrino napajanje,a zatim hidraulino, dok pneumatsko donosi

najmanju snagu, pa se shodno tome izabir zasniva na kompromisu izmeu performansi,

bezbednosti, ceni i zahtjevanih parametara.

2.2.3. Sistemi upravljanja

Za upravljanje industrijskim procesima koriste se bilo ugraeni mikroprocesori ili eksterni

raunari. Oni su u mogunosti da obavljaju u potpunosti numerike funkcije potrebne za

operativnost, kao i da komunicira sa senzorima, alatima i raznoraznim perifernim elementima.

Sistem za upravljanje izvrava memorisane funkcije za trenutno prikupljanje informacija sa

senzora, braniranje i integraciju opreme. Programabilni kontroleri mogu biti realizovani

preko onlajn ili oflajn daljinskih stanica prenosei elektronske podatke pomou raznoraznih

komunikacijskih mrea meu kojima su najzastupljeniji ethernet, gprs, DH+ i ostali vidovi

komunikacije. Istovremeno razvijeni su i sistemi za samostalnu dijagnostiku pri raznim

kvarovima. Ovo ujedno i olakava odravanje i smanjuje vrijeme u kojem je sistem van stroja

radi toga. Istovremeno prednost korienja kontrolera u ovakvim situacijama je u tome to

veina dananjih kontrolera ima dovoljan kapacitet da se deo memorije koji nije upotrebljen

moe iskoristiti kao kontroleri nekih drugih maina i procesa. Programiranje ovakvih

kontrolera je specifino jer za razliku od drugih oblasti, nije bilo standardizovanja

programiranja robota,pa je svaki proizvoa razvio specifine metode, to zahtjeva specijalni

trening i osoblje.

5

3. PROGRAMIRANJE ROBOTA

Kao to je gore navedeno, do standardizovanja programiranja jo uvijek nije dolo na nekom

znaajnom nivou, pa postoji niz programskih paketa i reenja koja variraju od proizvoaa do

proizvoaa. Meutim bez obzira na ovo, programiranje i kontrola kretanja mehanike ruke

iako se razlikuje od proizvoaa do proizvoaa, ima neke dodirne take makar u zahtjevima

koji su svakako isti za odreenu situaciju. Postoji standarni set pokreta koje svi proizvoai

koriste.Sam program je predstavljen u vidu niza naredbi koje izvravaju odreene korake. Ovi

koraci mogu biti, bilo pozicija, funkcionalna operacija, zajedno sa ostalim informacionim

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

pisanju samog programa mora se uspostaviti geometrijsko fizika veza izmeu robota i ostale

opreme ili posla koji robot treba da obavi.

Da bi se postiglo zadavanje ovih taaka po kojima e se robot kretati u okviru svojih opsega

rada potrebno je upravljati runo robotom i omoguiti mu da fiziki zapamti (memorie)

pozicione (koordinatne) take. Da bi se isprogramirao robot na ovaj nain, kao i odredili

ostale potrebne informacije najzastupljenije su tri metode programiranja :

lead through

walk-through

off-line

3.1. Lead-Through programiranje (uenje) robota

Ova metoda ui robot koristei standardni dodatak za uenje (system upravljanja robota je

prebaen u mod za uenje), to doputa obueno osoblje da fiziki sprovede robota kroz

eljenu sekvencu (redosled) dogaaja time aktiviranjem odgovarajueg viseeg prekidaa.

Robot se poduava o pozicijama i funkcionalnim podacima pri emu se u njega upisuje novi

program. Standardni dodatak moe biti jedini izvor pomou koga se uspostavlja program

rada robota, ili pak se moe koristiti zajedno sa dodatnim konzolama ili samim kontrolerom u

robotu. Pri koritenju ove tehnike za poduavanje ili programiranje, osobe koje vre to

programiranje se mogu nalaziti u opsegu rada samog robota uz iskljuene bezbednosne

sisteme.

Robot koji se programira metodom Lead through

6

3.2. Walk-Through programiranje (uenje) robota

Osoba koja obavlja poduavanje ima direktan fiziki kontakt sa manipulatorsko rukom robota

i u potpunosti ima kontrolu nad pokretima te robotske ruke, sa kojom runo prolazi kroz

pozicije u okviru eljenog opsega same ruke.

Robot koji se programira metodom walk through

U toku ovoga procesa sam kontroler robota skenira i memorie koordinate na fiksnoj

vremenskoj osnovi. Kada se robot zatim postavi u automatski reim rada, ove vrijednosti i

ostale informacije se ponavljaju i program se izvrava prema tome kako je nauen. Sa ovom

metodom programiranja, osoba koja se bavi uenjem je u potencijalnoj opasnosti iz razloga

to je operativni sistem bezbednosti ili deaktiviran ili van funkcije.

3.3. Off-Line programiranje

Ova metoda se zasniva na procesu upisivanja zahtjevane sekvence koraka ili pozicija i

funkcionalnih operacija na daljinskoj kompjuterskoj konzoli. S obzirom da se sama konzola

nalazi na odreenoj udaljenosti pisani program mora da bude prebaen do kontrolera robota i

istovremeno mora da bude uspostavljena stabilna veza izmeu konzole i kontrolera kako bi se

precizne informacije prenijele robotu i ostaloj opremi sa ciljem efikasnog koordinisanja

pokretima robota.Program se moe direktno prebaciti ili pomou raznih memorijskih jedinica

(CD, kasete,f loopy disk).

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

walkthrough

metoda se moe koristiti za pribavljanje informacija o stvarnim koordinatama pozicija

za ose robota.

7

Off-line programiranje

Jedan od najzastupljenijih softvera za off-line programiranje je ROBOCAD softver. Prednosti

ovog softverskog paketa su:

Podrka za rad sa kompozitnim materijalima

Odijeljak za korisniko definisanje potreba poev od standardnih zahteva do specijalni

dodataka

Mogunost proraunavanja sloenih funkicija u vidu implemntiranog softvera za

pojednostavljeno reavanje matematikog modela

Obezbeuje irok spektar dinamikog optereenja koji varira bilo u smislu vrijednosti

i pravca

Razliiti tipovi konica,opruga,hidraulikih ili korisniki definisanih

Analitiko i numeriko definisanje problema

Izvetaj o potencijalnim deformacijama kontrukcije u bilo kom trenutku je dostupan

Grafiki prikaz poremeaja u raznim jezgrima

Proveru izdrljivosti konstrukcije

Vizuelizaciju kontrukcije u realnom vremenu(slow-fast reim)

Automatsku pretragu optimalnog konstrukcionog reenja

Podrku za prenos podataka preko interneta

Pri programiranju robota sa bilo kojom od gore navedenih tehnika uglavnom je potrebno da

program bude verifikovan i blago modifikovan prema informacijama o pozicijama koje

dobija.

8

Ova procedura se naziva programsko podeavanje i obino se sprovodi u dijelo u samom

modu uenja operacija. Poduava runo vodi ili sprovodi robot kroz programiranje korake.

Ponovo se susreemo sa problemom bezbjednosti zbog deaktiviranih bezbjednosnih sistema.

Jedan od naina dodatnih bezbjednosnih koraka preduzetih za predupreivanje ovog problema

je ograniavanje brzine kretanja robota u ovom reimu uenja na 250 mm/s.

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

problem dovoenje zavrnog ureaja robota u odreeni poloaj, ve se mora uzeti u obzir

pozicioniranje celokupnog sistema robotske ruke, i to ne samo da je potrebno odredi odreeni

poloaj robota ve i kretanje izmeu pomenutih poloaja. Shodno tome postoji nekoliko

naina kretanja robota koji reavaju odreene probleme i ispunjavaju zahtjeve.

Zglobovno ili pomjeranje po osi je oigledno brzo ali izvodi se od luka do luka. Kretanje na

osnovu koordinatnih taaka jeste pravolinijsko ali zahtjeva pokretanje mnogo vie osa i veu

snagu upravljanja. Cirkularni (rotacioni) pokreti takoer su mogui kao sto su mogui i

promenljivi tipovi poloaja na osnovu zaustavljanja ili provlaenja kroz odreene pozicije.

Brzina bilo kog pokreta se takoe moe precizirati poev od skoro neprimjetnog pokreta do

2,5 m u sekundi, zavisno od tipa robota. Meutim ova gore navedena brzina se rijetko via u

praksi. Da bi robot uzajamno djelovao sa sredinom u kojoj se nalazi uz programirano kretanje

nalaze se i programirane odreene funkcionalne operacije. Ovo se postie pomou sistema

ulaz izlaz robota. Naime roboti mogu primiti i poslati signale od 24 V. Primjer komande su

npr.zaustavi ukoliko ulazni signal nije primljen ili ukljui izlaz koji prikazuje

upozoravajui signal ili ak binarni ulazni signal koji bira program robota po kome e on

izvravati traeni zadatak. Robot se moe ponaati i kao PLC (programabilni logiki

kontroler).

Da bi se u potpunosti savladale metode programiranja pozicije i kretanja robota potrebno je

nekoliko godina. Iskusni programeri e nekad pokuati da iskoriste pokrete zglobova to je

vie mogue da bi se postigla to vea brzina same ruke iako se prilikom korienja ovakvih

pokreta umanjuje maksimalna mogua brzina jednog manjeg pokreta.

9

4. STEPENI SLOBODE

Bez obzira na samu konfiguraciju samog robota, kretanje po svakoj osi rezultira rotacionim ili

translatornim pokretima. Broj osa kretanja (stepeni slobode) i njihov raspored , zajedno sa

njihovom sekvencom operacija i strukturom dozvoljava kretanje robota po celom opsegu u

kome se nalazi, od take do take. Roboti imaju tri runa kretanja: (gore-dole,unutarizvan,

od strane do strane-bono).

Iako se pod industrijskim robotima podrazumevaju roboti koji imaju tri stepena slobode, tj.

kreu se po tri ose treba predoiti prednosti robota sa 6 stepeni slobode. Osnovna prednost

robota koji imaju 6 stepeni lei u tome sto je time omoguena mnogo vea fleksibilnost i

adaptivnost u odnosu na ostale. Takoer sa ovim dodatnim na izgled nepotrebnim stepenima

slobode postie se istovremeno i bolje oponaanje pokreta ljudske ruke, zbog ega se ovi

roboti zovu jo i antropomorfni roboti.

Na slici ispod moemo videti da ose 1 i 2 su efektivno u funkciji ramena, ose 3 i 4 su lakat i

podlaktica dok su ose 5 i 6 aka robota.

Dijagram osa antropomornog robota

10

Roboti sa 6 stepeni slobode imaju proiriv radni opseg i dozvoljavaju alatki na kraju

manipulatorske ruke da manipulie pokretima na sve mogue naine u okviru svog opsega.

Pojedini roboti imaju vei stepen slobode kretanja nego ostali pogotovu na osama 2 i 3 koji su

uglavnom ogranieni samom mehanikom strukturom ruke. Najbolje ruke se proizvode tako

da budu to bolje izbalansirane i da eljene rezultate postiu uz pomo to manjeg dejstva

motora.Razliiti tipovi robota koriste kontrabalansiranje teine, gasne amortizere(opruge) i

mehanike opruge kojim postiu potpunu ravnoteu.

Sve ose(stepeni) slobode su zakoene na skoro svim robotima. Ovo znai da iako je napajanje

iskljueno robot e zadrati svoju poziciju. Istovremeno u sluaju zahtjeva za hitnim

zaustavljanjem u bilo kom delu sistema, ove konice e se aktivirati i zaustaviti skoro

momentalno robot, zadravajui ga u zadnjem poloaju pre nego to je aktiviran signal za

zaustavljanje. Ovo se obavlja tako to se u samom kompjuteru na osnovu feedback-a,

povratne sprege, zna poloaj svake ose robotske ruke. Robot naravno koristi ove informacije

da bi kontrolisao kretanje robota.

Na narednoj slici vidimo razliite tipove kretanja robota koje je mogue izvesti koritenjem

svih osa maine. Standardni dodatak za poduavanje (eng. teach pendant) e esto imati

dugme kojim se izabira tip kretanja.

.

11

Dijagram moguih kretanja robotske ruke

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

koordinatama. Malo sloenije kretanje sree se kod ake ili alatnog zavretka( aka sa vie

zavrnih ureaja), koji koriste centar samog zavrnog ureaja, tzv. Teite ili specijalni

marker na alatki (TCP Tool Centre Point) kao reference prema kojoj se proraunava i vri

kretanje.

Ovo se esto koristi po repozicioniranju ugla alatke, npr. Pri promjeni ugla napada alata na

brusilici. Sveukupno ovo programeru daje odlinu intuitivnu kontrolu nad pozicioniranjem

robota. Kompjuter ne samo da rauna koji motori e biti ukljueni ve rauna potrebno

ubrzanje za kretanje ruku.Ovo znai da robot koristi istovremeno i informaciju o masi ruke i

masi samog optereenja u ruci, prilikom ega je omogueno finije pronalaenje putanje do

zahtjevane pozicije. Skoro svi dananji roboti ii roboti proizvedeni u zadnjih 15 godina imaju

odlian sistem pozicioniranja i preciznost kretanja.

12

Primjeri opsega rada robota

13

5. PODJELA INDUSTRIJSKIH ROBOTA PREMA NAMJENI I NJIHOVE

KARAKTERISTIKE

Posmatrajui iroki spektar potreba moderne industrije moe se da je primjena robota

izuzetno poeljna. Prednost industrijskih robota lei u tome to u principu predstavljaju

jednostavan dio opreme i pri tome karakteriu se visokom adaptibilnou.

Industrijski roboti sa 6 stepeni slobode su ujedno i najflksibilniji tip robota i mogu se koristiti

na mnoge naine.Takoer ima mnogo sloeniji robota koji se koriste za specifine aplikacije

kao to je pick & place operacija.

Jedna od podjela robota prema namjeni je na:

Robote za sijeenje

Roboti za bruenje,poliranje, izravnjavanje, finiiranje, i finu obradu zavrnog

proizvoda

Roboti za rukovanje proizvodima

Roboti za varenje

Roboti za farbanje, prskanje i obloivanje

Roboti za paletiranje

Roboti za lijepljenje i hermetiko zatvaranje

5.1. Roboti za sijeenje

Industrijski roboti su savreni alati za mnoge poslove sijeenja. Laserski, plazma, i sa

vodenim hlaenjem sjekai su uglavnom zastupljeni i ovoj oblasti. S obzirom na samu prirodu

posla koja je opasna ove tehnologije su izabrane kao pogodne za primjenu. Alat za sijeenje je

uglavnom postavljen kao zavrni ureaj kome se predmet za obradu prinosi pomou

trasnportera, pokretne trake ili dodatnog manipulatora. Druga opcija je da robot dri dio za

obradu i pomjera ga dok je alat za obradu fiksiran. Robot moe sadrati nekoliko stotina ema

za sijeenje koje se mogu aktivirati izuzetno lako pomou aktiviranja kontrolera.

Izuzetna preciznost i mogunosti praenja putanje daju precizne rezultate u toku vremena, u

tri dimenzije i sa mnogo veom felksibilnou nego bilo koja maina za sijeenje.Sposobnost

robota da komunicira sa alatima je ovjde svakako izraena, i to je omogueno pomou raznih

I/O ili bus komunikacija koje dozvoljavaju npr. kontrolu snage samog sjekaa ili kontrolu i

promjenu brzine ukoliko je to potrebno. Tipini roboti za sijeenje imaju korisno optereenje

izmeu 7 i 40 kilograma, ili vie ukoliko se obradak pomjera od strane robota. Roboti se

mogu montirati iznad radnog postolja ili na tzv. Gantry postolje ukoliko je potrebno poveati

efektivnu vrijednost radne povrine.

14

Primjer robota za sijeenje

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

15

5.2. Roboti za bruenje, poliranje, izravnjavanje, finiiranje i finu obradu zavrnog

proizvoda

Koritenjem felksibilnosti robota sa 6 stepeni slobode, sa njima je mogue vriti bruenje,

trimovanje, poliranje, pa ak i ienje bilo kojeg predmeta od bilo kog materijala

istovremeno omoguavajui zadavanje zavrnog dodira na proizvodu. Kao kod sijeenja

postoje dva osnovna pristupa, ili robot dri obradak ili robot dri alat za obradu.Takoer

mogue je da dva robota rade istovremeno sa ciljem obezbeivanja potpune fleksibilnosti :

jedan dri predmet,a jedan alat za obradu.

Odlivak koga obezbjeuje robot koji ga prinosi alatu za obradu.

5.3. Roboti za rukovanje proizvodima

S obzirom na dostignua na polju tehnologije razvijeni su roboti za rukovanje proizvodima, a

pored brzine i preciznosti krase ih i osobine okretnosti i velike osetljivosti. Shodno tome

mogu se koristiti u raznim oblastima industrije za manipulaciju obiljem proizvoda poev od

vrata automobile, preko jaja, opruga pa sve do ampanjca. Tipini robot za obavljanje ove

funkcije moe da rukuje teretom do 120 kg brzinama do 2500 mm/s. Senzorski sistemi koji

ukljuuju izmeu ostalog i vizuelne sisteme. Hvataljke su u dostupne u velikom broju zavisno

od tipa i namjene ili pak teine kojom rukuju. Aktuatorske jedinice su dostupne bilo kao

pneumatike ili elektromehanike takoer su dostupne u velikom opsegu. Takoer postoje

elektromagnetne hvataljke i vakumske hvataljke. Rukovanje pokriva irok spektar aplikacija.

Uglavnom se koriste u prehrambenoj industriji za poslove uzimanja okolada sa pokretnog

16

transportera i njihovo postavljanje u kutije na datim pozicijama pri brzinama od ak 150

hvatanja u minutu.

Takoer ovi roboti imaju primjenu u njegovanju maina. Odlini su za rad sa mainama za

kalupovanje, CNC drobilice i strugove, prese, itd. Upravljanjem ovih procesa pomou robota

se poboljava efikasnost maina koje sada ve mogu raditi danonono sa istom efikasnou ne

zavisei od ljudskog faktora.

Na slici je prikazan robot za hvatanje sitnih dijelova velikom brzinom. Najzastupljenijije u

prehrambenoj industriji za pakovanje raznih proizvoda kao to su npr. perece.

Robot za hvatanje sitnih dijelova velikom brzinom

5.4. Roboti za paletiranje

Ovi roboti su modifikovani roboti za rukovanje proizvodima specijalizovanim za slaganje

proizvoda u tzv. palete. Takoer postoje i specijalizovani softveri za paletiranje razvijeni ali

oni nisu neophodni.Princip je jednostavan: robot uzima proizvod ili grupu proizvoda sa jedne

ili vie pozicija i slae ih po odreenom redoslijedu. Uglavnom se slae na paletu ili na

gomilu,kao npr dakove cementa, tako da se omogui stabilna pozicija dakova. Drugim

rijeima slaganje tako da je ono bezbjedno o osoblje a i sam proizvod. Takoer pri ovom

postupku robot broji proizvode koji su ve sloeni i prelazi na sljedee proizvode.Funkcija

brojanja je jedna od prvih logikih funkcija koje su primjenjene u robotskim kontrolerima i

ujedno je moda i najkorienija.

17

Pri paletiranju robot e obino pokupiti proizvod,bilo sa transportera bilo sa pokretne trake

koristei metod praenja ili e pokupiti proizvod sa fiksne take to iziskuje dodatnu

preciznost u pozicioniranju proizvoda. Zatim pri uzimanju predmeta prenosie ga na paletu ili

neku drugu lokaciju dok prostor za pakovanje ne bude popunjen.Zatim se ta popunjena paleta

pomjera pomou novog trasnportera na neku lokaciju a robot nastavlja paletiranje na tu

lokaciju ili u odsustvu transportera nalazi novu lokaciju na kojoj nastavlja svoj posao. Roboti

specijalizovani za ovaj posao ne moraju da imaju 6 stepeni slobode ve je 4-5 sasvim

dovoljno, to doprinosi jednostavnosti dizajna ali i cijeni samog robota. Primjeri su

paletiziranje: krompira,

paradajza, zamrznute ribe, cijevi, namjetaja, pa ak i ivih crva. Na slici je prikazan jedan

robot za paletiziranje.

Robot za paletiranje

5.5. Roboti za hermetiko zatvaranje i ljepljenje

Sa stanivnita instalacije sam proces hermetikog zatvaranja je slian lunom zavarivanju.

Najvanija sposobnost robota je praenje putanje sa velikom preciznosu i kontrolom brzine.

Automatsko zatvaranje je u prolosti bilo izuzetno teko zbog toga to sam proces na jednoj

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

efekata.Uglavnom su zastupljeni u avio industriji,kao i u automobilskoj indsutriji koristeci

RTV metod za zatvaranje prozora,i spreavanje ulaska vode.

18

Postoje dva osnovna podeavanja. Ili je alat za zatvaranje fiksan a robot pomjera predmet nad

kojim se obavlja dati proces ili je predmet fiksiran a robot sa alatkom za hermetiko ili neki

drugi vid zatvaranja obavlja posao.Postoji nekoliko vrsta specijalizovanih robota za

obavljanje ovih poslova.Ovo se odnosi na to da s obzirom da je mali sopstveni teret nije

potrebno koristiti standardne robote na koje s montira alat kao i zbog potrebe da budu

izuzetno agilni.

Na slici se nalazi takozvani robot majmun. Nazvan je ovako zbog svoje brzine, velikog

opsega kretanja i injenice da moe da se montira da bude u viseem poloaju.

Robot majmun

5.6. Roboti za farbanje,prskanje i obloivanje

Farbanje je jedan od prvih procesa za koje je iskoriten robot. Isparenja i sama priroda

rastvora koji se koriste u procesu farbanja, dovela je do zahtjeva da se minimizira kontakt

ovjeka sa ovakvom sredinom i da se robotu da prednost u obavljanju ovog posla. Roboti za

farbanje koj su razvijeni su otporni na uslove u kojima se farba, ali takoer danas nisu opasni

po sredinu u kojoj rade, pri radu u uslovima zapaljivih isparenja. Postoje dvije vrste robota za

19

farbanje: otporni na eksplozije i neotproni. Ovi otporni se instaliraju tako da se zapeati itava

jedinica tako da je ruka pogonjena vazdunim pritiskom da bi se onemoguila mogua

zapaljenja usljed isparavanja iz rastvora za farbanje. Takoer da bi se motrio pritisak u tim

radnim uslovima, koriste se senzori za pritisak. Roboti neotporni na eksploziju nemaju sistem

pritisaka.

Roboti za farbanje uglavnom imaju veoma tanke ruke s obzirom da ne moraju da nose

veliku teinu, jer se od njih zahtjeva sposobnost pristupa svim pozicijama. Takoer su

sposobni da prave veoma tene pokrete, ime na neki nain oponaaju slikara.Ovi roboti

uglavnom imaju kontroler koji je specijalno projektovan za taj posao. Ne samo zbog samog

procesa farbanja i njegovih specifinih zahtjeva, ve i zbog samog kretanja koje je

malodrugaije od kretanja standardnih robota. Neki roboti za farbanje su programirani tako da

ruku pomeraju direktno, runo, bez upotrebe dugmadi ili dojstika. Na ovaj nain robot se

izuzetno lako moe nauiti nekim organiskim pokretima koje bi inae bilo teko postii.

Robot za farbanje

20

5.7. Roboti za zavarivanje

Samo zavarivanje se moe podjeliti na dva tipa: avno zavarivanje(MIG,TIG,luno i

lasersko), i takasto zavarivanje. Oba tipa su robotizovana dugi niz godina i interfejs izmeu

robota i zavarivakih jedinica je uistinu evoluirao. Roboti za zavarivanje mogu biti usko

specijalizovani.

Postoje roboti koji mehanikom rukom prave silu potrebnu za var, tzv. poke welding roboti.

Laserski CO2 roboti koriste specijalan sistem ogledala za prenos lasera do kraja ruke. MIG,

YAG, TIG, ARC i roboti za obino takasto zavarivanje su takoe iroko dostupni.

avno zavarivanje zahtjeva robote sa sposobnou efikasnog praenja putanje i velike

preciznosti.MIG i TIG sistemi su uglavnom postavljeni na robote malog sopstvenog

optereenja 5-10 kg sa dometom od oko 1,8 m iako je mogue koristiti vee robote kao npr.

Robote sa dometom od 2,4m.Roboti takoer mogu imati tzv. take funkcije sa ciljem

davanja odlinih rezultata pri varenju, a u nekim situacijama i bolji rezultata nego u sluaju da

zavarivanje obavlja ovjek. Takoer mogu kontrolisati parameter od znaaja za sam

proces,kao to su : snaga,snadbjevanje elektrodom, protok gasa,itd.Koritenjem servisnih

stanica koji kombinuju razne istae plamena, bullseze sistem ili ureaja za centriranje

moe se postii 24 asovna produkcija bez potrebe za ljudskom intervencijom.

Sa stanovita bezbednosti u smislu opasnosti od isparenja i varnienja opasnog po vid pri

lunom zavarivanju izabir robota je logino i opte korisno rijeenje.Luno zavarivanje ima

obino postavljene zavese oko radnog prostora sa ciljem spreavanja bilo koga da se priblii

previe,al i da povea produkciju.

Na slici su 4 robota opremljena sa ESAB MIG opremom za zavarivanje. Na vrhovima ruku u

crnim kutijama se nalaze ice.U ovom sluaju roboti vare asiju automobila. Roboti e biti

meusobno povezani sa ciljem da se sprei eventualni sudar i nastanak havarije. Narandasti

pravoigaonik slui kao bullseye i slui za kalibraciju robota.

Robot za zavarivanje

21

Roboti za takasto zavarivanje uglavnom nose na sebi pitolj za takasto zavarivanje i

napajanje na kraju ruke. S obzirom da i roboti nose teret od oko 100kg nije ni udno to to je

ovaj zadatak od samog pojavljivanja bio povjeren robotima.Jedan od najpoznatijih dizajnera

robota Kuka je bio u poetku odlian majstor za zavarivanje.Koritenje takastih zavarivaa

rukama je skoro nemogue zbog tekoe upravljanjem tako tekog alata izuzetno precizno to

je od starta bio zahtjev. S druge strane roboti e sa izuzetnom okretljivou i brzinom

upravljati ovim alatima. J-pitolji, G-pitolji kao i neke izuzetno veliki pitolji (scissor guns)

se obino montiraju na robote. Robot takore zahtjeva postojanje izdrljivog razboja da bi

podnio poslove zavarivakog alata tako da je robot dizajniran tako da podnese dodatni teret da

bi obavio posao. Tajmer za zavarivanje je blisko povezan tako da dozvoljava robotu da

ponovi zavarivanje neke take ukoliko se opazi da proces nije uspjeno obavljen na odreenoj

poziciji.

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

da dosegne bilo koji poloaj na asiji automobile.

Robot za takasto zavarivanje

22

6. ZAKLJUAK

Razvojem tehnologije koja se razvija sve bre i nepoznat je kraj daljnjem razvitku i novim

spoznajama, sigurno je i to e se roboti i robotika dalje razvijati.Moda emo kroz par godina

ili desetljea umjesto ljudi slati robote u rudnik koji e svojim senzorima i ostalim

mogunostima dati detaljne analize i izvoditi radove u uvjetima u kojima ovjek ne moe

raditi. Strojevi e umjesto kotaa i gusjenica biti pokretani nogama to e omoguiti stvari

koje danas nisu mogue. Jedno je sigurno, mata nema kraja pa tako i robotika.

23

SADRAJ

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

2. INDUSTRIJSKI ROBOTI ................................................................................... 2

2.1. Tipovi i karakteristike industrijskih robota ................................................ 2

2.2. Komponente industrijskog robota ................................................................ 3

2.2.1.Mehanika jednica ....................................................................................... 3

2.2.2. Pogonski sistemi ........................................................................................... 3

2.2.3. Sistemi upravljanja ..................................................................................... 4

3. PROGRAMIRANJE ROBOTA ........................................................................... 5

3.1. Lead-Through programiranje (uenje) robota ........................................... 5

3.2. Walk-Through programiranje (uenje) robota ........................................... 6

3.3. Off-Line programiranje ................................................................................. 6

4. STEPENI SLOBODE ........................................................................................... 9

5. PODJELA INDUSTRIJSKIH ROBOTA PREMA NAMJENI I NJIHOVE

KARAKTERISTIKE ............................................................................................ 13

5.1. Roboti za sijeenje .......................................................................................... 13

5.2. Roboti za bruenje, poliranje, izravnjavanje, finiiranje i finu obradu

zavrnog proizvoda ........................................................................................ 15

5.3. Roboti za rukovanje proizvodima ................................................................ 15

5.4. Roboti za paletiranje ...................................................................................... 16

5.5. Roboti za hermetiko zatvaranje i ljepljenje ............................................... 17

5.6. Roboti za farbanje,prskanje i obloivanje ................................................... 18

5.7. Roboti za zavarivanje ..................................................................................... 20

6. ZAKLJUAK ....................................................................................................... 22