MATERIALELE URMATOARE SE POATE FOLOSI DE CATRE TOTI CEI CE AU TEMA DIN « ROBOTI ……. », in diferite capitole din lucrare ; atentie insa ca materialele sunt un pic amestecate .

ROBOTI1. Robotii – sisteme mecatronice:

Cuvantul robot a fost utilizat pentru prima data de catre dramaturgul ceh Karel Capek, in lucrarea “Robitii Universali ai lui Rossum” aparuta la Praga in anul 1921. Robotii creati de Rossum si fiul sau sunt umanoizi mecanici, construiti cu scopul de a servi oamenii, dar care se revolta impotriva omenirii, distrugand-o. Traducerea, in anul 1923 a dramei lui K. Capek in limba engleza a consacrat denumirea de robot pe plan international.

In anul 1940, I. Asimos foloseste pentru prima data cuvantul robotica, cu intelesul de stiinta care se ocupa cu studiul sistematic al robotilor. Lucrarile S.F ale lui I. Asimov i-au inspirat pe americanii George Devol si Joseph Engelberger.

In anul 1956, G. Devol, un tanar fizician, inainteaza o cerere de brevet pentru un manipulator programabil, brevet pe care il obtine in anul 1961. In acelasi an 1956, G. Devol si J. Engelberger se intalnesc intamplator la un cockteil party, inchegandu-se o prietenie care a condus la infiintarea firmei Unimation Inc.

In anul 1961, prototipul robotului Unimate este aplicat la General Motors pentru realizarea unor operatii de turnatorie.

Urmarind evolutia roboticii, in continuare se constata ca, din anul 1960, japonezii viziteaza tot mai frecvent Unimation Inc:- 1967: J. Engelberger este invitat la Tokio pentru a tine mai multe conferinte despre robotul Unimate;- 1968: Kavasaki Heavy Industries cumpara licienta de la Unimation Inc;- 1971: se infiinteaza The Japan Industrial Robot Association;- 1973: este realizat primul limbaj de programare pentru roboti (WAWE) la Stanford.

In prezent, fabricarea robotiilor constiruie o problema in centru atentiei unor firme de maré prestigiu din lume cum sunt: General Motors, General Electric, Westinghouse, IBM si United Technologies in SUA; G.E.C. in Anglia; Siemens in Germania; Renault in Franta, Fiat in Italia etc.

In tara noastra, in majoritatea universitatiilor tehnice s-au infiintat colective interdisciplinare de cercetare-proiectare in domeniul roboticii.

Eforturile colectivelor universitare in acest domeniu au fost reunite in cadrul Asociatiei de Robotica din Romania (ARR), forul stiintific national in domeniu, afiliata la Asociatia Internationala de Robotica.Clasificarea robotilor:

Clasificarea robotilor se face pe baza mai multor criterii, ca: domeniul de aplicare; generatia; sistemul de coordonate; metoda de camanda; sistemul de actionare; capacitatea portanra; modalitatea de deplasare etc.Domeniul de aplicare:

In functie de domeniul de aplicare se pot indentifica urmatoarele sectoare:- Sectorul primar cuprinde: agricultura si explorarile miniere;

- Sectorul secundar cuprinde: productia materiala, domeniul in care din punctul de vedere al automatizarii se disting: procese continue (unele tehnologii chimice, industria alimentara, etc.) si procese discontinue (fabricatia de masini si piese in general).- Sectorul tertiar include serviciile, domeniul medical fiind unul privilegiat. Sunt situatii in care constructia fizica deficitara a omului nu-i permite sa interactioneze cu mediul. In aceste situatii se gasesc oameni cu membre amputate, cu atrofieri musculare sal cu leziuni la coloana vertebrala. Utilizarea protezelor, a ortezelor sau a exoscheletelor amplificatoare poate contribui la micsorarea handicapului.

Un alt domeniu al sectorului tertiar este cel militar, interesat de utilizarea robotilor pentru operatiii de minare, lupta, spionaj etc.Generatia:

Japonezii au incadrat robotii in trei generatii:- generatia I – a, cuprinde robotii comandati manual;- generatia a – II – a, cuprinde robotii programabili cu posibilitati de memorare a programului;- generatia a – III – a, cuprinde robotii echipati cu senzori, cu un alt grad de dotare cu inteligenta artificiala, capabili sa interactioneze cu mediul inconjurator.CLASIFICAREA ROBOTILOR:Dupa metoda de comanda:

Dupa metoda de comanda, robotii pot sa fie cu servocomanda sau fara servocomanda. Primii roboti au fost fara servocomanda, practic sistem in bucla deschisa a caror miscare este predeterminata pe baza operatiilor mecanice. Servorobotii functioneaza ca sistem in bucla inchisa, controlati de calculator. Controlul continuu esre mai performant din punct de vedere functional, dar mai greu de realizat.Dupa sistemul de actionare:Dupa sistemul de actionare, robotii industriali pot fi actionati electric, hidraulic, pneumatic sau mixt.Dupa capacitatea portanta:

Capacitatea portanta reprezinta marimea maxima a unei mase ce poate fi manipulate in conditii de siguranta totala, pentru pozitia cea mai defavorabila a mainii robotului si pentru valoarea cea mai mare a acceleratiei ce poate sa o dezvolte in deplasarea vertical.

In functie de capacitatea portanta, robotii pot fi clasificati in urmatoarele grupe:a.Microrboti– au capacitatea portanta de ordinul sutelor de grame, sunt destinati

in principal demeniului mecanicii fine, opticii, tehnicii de laborator;b.Roboti mijlocii – au capacitatea portanta de ordinul kilogramelor, sunt

destinati in principal domeniului tehnologic productiv, pentru realizarea unor operatii de sudura, vopsire, asamblare etc;

c.Roboti grei – au capacitatea portanta de ordinul sutelor de kilograme, sunt destinati in special sectoarelor calde (forjare, matritare), stivuiri, depozitari automate etc.2).ROBOT MOBIL-exemplu

Sisteme de fabricatie inteligente Cateva departamente de inginerie industriala si-au dezvoltat laboratoare de sisteme de fabricatie inteligente, prin integrarea ingineriei industriale traditionale cu ingineria mecanica, electronica si stiinta calculatoarelor. Rezultatul este o educatie multidisciplinara care pregateste mai bine studentii pentru industrie.

In cadrul Universitatii din Louissiana cercetarile sunt axate pe dezvoltarea unui laborator de sisteme de fabricatie inteligente. Aceset laborator serveste atat ca platforma de cercetare pentru tehnologiile CIM, cat si in scop didactic, pentru familiarizarea studentilor cu tehnicile CAD/CAM/CIM.Initiativa Universitatii din Louissiana Laboratorul de sistme inteligente de fabricatie, creat in cadrul acestei universitiati, serveste ca obiectiv de cercetare, in timp ce trei laboratoare-suport- Computer Integrated Manufacturing (CIM), Advanced Workstation (AWL) si Machining Processes (MPL) – permit accesul la ultimele tehnologii in domeniul calculatoarelor si al tehnologiilor de fabricatie.Laboratorul CIM este legat direct de laboratorul de sisteme de fabricatie inteligente printr-o retea.Laboratorul AWL este dedicate procesarii rapide si graficii pe platforme multiple.Laboratorul MPL contine freze CNC de tip portal. Trei freze 2D si una 3D sunt legate la calculatoare din ultima generatie.Laboratoarele de sisteme de fabricatie inteligente (IMS) este cadrul pentru proiectarea si construirea celulelor flexibile de fabricatie.Laboratorul IMS ofera o larga varietate de componente pentru construirea celulelor flexibile, incluzand dispositive complete, senzori si intrerupatoare. Patru masini CNC, doua freze DYNA si doua strunguri EMCO completeaza dotarea laboratorului. Patru roboti sunt folositi pentru operatiuni de manipulare a materialelor.Promul proiect complet de mecatronica din cadrul LSU este o celula flexibila de fabricatie semiautomata. Celula foloseste doi roboti pentru a deserve o freza si un strung. Obiectivul initial al acestei cellule flexibile a fost fabricarea unui set de piese de sah pentru ca au o larga varietate de forme, air realizarea lor implica atat strunjirea , cat si frezarea. Robotul mobil este un miniproiect care imbina principiile mecatronicii utilizand un control in bucla inchisa si un dispozitiv de pozitionare cu eroare toleranta. Sistemul de control al robotului mobil foloseste doua trasee de ghidare pentru pozitionarea fina, respective grosiara. Datorita alunecarii rotilor pe timpul accelerarii si franarii, traductorul incorporate in motor poate determina mai putin précis pozitia robotului. Pozitionarea fina este realizata de senzori magnetici incorporate in calea de rulare si punctele de oprire. Acest timp de sesizare cere control in timp real prin intermediul calculatorului si o viteza redusa pentru a micsora alunecarea. Cand robotul se apropie de un punct de oprire, un sensor magnetic comunica controlerului sa reduca viteza motorului, pana cand este detectat punctual de oprire.

3)MECATRONICA SI ROBOTII INDUSTRIALI.

Domeniile variate in care sunt utilizati.

În 1920, scriitorul ceh Karel Čapek publică piesa de teatru Roboţii universali ai lui Rosum), în care apare termenul robot, adoptat pe plan internaţional după traducerea în limba engleză.

La începutul secolulului XX, este menţionată pentru prima dată o maşină capabilă să îndeplinească sarcini în locul omului.În cehă, cuvântul înseamnă „muncitor, servitor” şi a fost propus de fapt de fratele scriitorului, Josef.

Pentru a proteja omenirea de expansiunea pe care o poate lua dezvoltarea tehnologica a robotilor,scriitorul ISAAC ASIMOV a propus 3 legi care au fost ulterior adoptate la nivel mondial:

1.UN ROBOT NU POATE VATAMA O FIINTA UMANA SAU SA PERMITA CA UN OM SA FIE VATAMAT;

2.UN ROBOT TREBUIE SA SE SUPUNA ORDINELOR OAMENILOR CU EXCEPTIA ORDINELOR CARE CONTRAVIN PRIMEI LEGI;

3.UN ROBOT TREBUIE SA-SI PROTEJEZE EXISTENTA ATATA TIMP CAT NU INTRA IN CONFLICT CU

LEGEA 1 SI LEGEA 2.

Primele cercetari in domeniul roboticii au fost initiate la inceputul anilor '60. Dupa un avant substantial al aplicatiilor roboticii in domeniul industrial, cu precadere in industria automobilelor, la inceputul anilor '90 s-au conturat multiple aplicatii in domeniile neindustriale (nemanufacturiere). Asupra acestor aplicatii dorim sa atragem atentia, cu atat mai mult cu cat s-a estimat ca robotica urmeaza sa joace un rol insemnat in restructurarea civilizatiei mileniului trei. Aceasta afirmatie poate fi usor sustinuta cu cateva date statistice continute in ultimul raport (pe 2001) al IFR (International Federation of Robotics).Astfel, in anul 2000 s-au pus in functiune 98700 unitati de roboti, numarul total ajungand la 749800 de unitati, iar valoarea totala a pietei corespunzatoare acestui domeniu a fost estimata la 5,7 mld. de dolari SUA. Statisticile privind tipurile de roboti arata sugestiv cresteri importante ale numarului robotilor care raspund unor aplicatii neindustriale. Daca in cursul anului 2000 numarul unitatilor instalate a ajuns la 112500, la sfarsitul anului 2004 se estimeaza ca numarul acestora va ajunge la aproape 625000.

Beneficiile introducerii robotilor in industrie includ managementul controlului si al productivitatii si cresterea evidenta a calitatii produselor. Robotii pot lucra zi si noapte fara a obosi sau a-si reduce performanta. Consecvent realizeaza reduceri substantiale ale pretului de cost in primul rand prin reducerea consumurilor de materii prime si al prelucrarii automate a acestora. De asemenea utilizarea robotilor aduce avantaje pe piata concurentiala.

Robotii ofera beneficii substantiale muncitorilor, industriilor si implicit tarilor. In situatia folosirii in scopuri pasnice, robotii industriali pot influenta pozitiv calitatea vietii oamenilor prin inlocuirea acestora in spatii: periculoase, cu conditii de mediu daunatoare omului, cu conditii necunoscute de exploatare etc.

Prin dezvoltarea rapida a industriei si a tehnicii de calcul, putem observa evolutia robotilor industriali catre generatiile inteligente ce le ofera caracteristica de a "intelege" mediul in care lucreaza.

Aceasta dezvoltare, chiar spectaculoasa, in directia aplicatiilor neindustriale justifica trecerea in revista in randurile de mai jos a principalelor subdomenii in care robotii nemanufacturieri sau robotii de serviciu isi pot gasi aplicabilitate.Aceste domenii sunt constructiile, reabilitarea bolnavilor, comert, transport si circulatia marfurilor, administratia locala, protectia mediului inconjurator si agricultura; supraveghere, inspectie, protectia de radiatii si interventii in caz de catastrofe; hoteluri si restaurante; in medicina, gospodarie, hobby si petrecerea timpului liber.

4) Mecatronica si robotii industriali.

Domenii variate in care sunt utilizati

Primele cercetari in domeniul roboticii au fost initiate la inceputul anilor '60. Dupa un avant substantial al aplicatiilor roboticii in domeniul industrial, cu precadere in industria automobilelor, la inceputul anilor '90 s-au conturat multiple aplicatii in domeniile neindustriale (nemanufacturiere). Asupra acestor aplicatii dorim sa atragem atentia, cu atat mai mult cu cat s-a estimat ca robotica urmeaza sa joace un rol insemnat in restructurarea civilizatiei mileniului trei.

Aceasta afirmatie poate fi usor sustinuta cu cateva date statistice continute in ultimul raport (pe 2001) al IFR (International Federation of Robotics).Astfel, in anul 2000 s-au pus in functiune 98700 unitati de roboti, numarul total ajungand la 749800 de unitati, iar valoarea totala a pietei corespunzatoare acestui domeniu a fost estimata la 5,7 mld. de dolari SUA. Statisticile privind tipurile de roboti arata sugestiv cresteri importante ale numarului robotilor care raspund unor aplicatii neindustriale. Daca in cursul anului 2000 numarul unitatilor instalate a ajuns la 112500, la sfarsitul anului 2004 se estimeaza ca numarul acestora va ajunge la aproape 625000.Aceasta dezvoltare, chiar spectaculoasa, in directia aplicatiilor neindustriale justifica trecerea in revista in randurile de mai jos a principalelor subdomenii in care robotii nemanufacturieri sau robotii de serviciu isi pot gasi aplicabilitate.

Aceste domenii sunt constructiile, reabilitarea bolnavilor, comert, transport si circulatia marfurilor, administratia locala, protectia mediului inconjurator si agricultura; supraveghere, inspectie, protectia de radiatii si interventii in caz de catastrofe; hoteluri si restaurante; in medicina, gospodarie, hobby si petrecerea timpului liber. Pentru a sugera aplicatii concrete in aceste subdomenii, aplicatii abordabile in colective interdisciplinare de ingineri, sunt precizate mai departe directiile care pot fi avute in vedere. In medicina: sisteme robotizate pentru diagnoz 22322i86w a prin ecografie, sisteme robotizate pentru interventii neurochirurgicale; telemanipulatoare pentru chirurgie laporoscopica; vehicule ghidate automat pentru transportul bolnavilor imobilizati la pat; vehicule ghidate automat pentru transportul medicamentelor, alimentelor, bauturilor si lenjeriei de schimb; vehicule ghidate automat pentru activitati de curatenie si dezinsectie in spitale; sisteme robotizate pentru pregatirea prin simulare, inainte de operatie, a unor interventii chirurgicale etc.

Pentru reabilitare se pot identifica urmatoarele aplicatii: scaun cu rotile pliant, imbarcabil in autoturisme; manipulator pentru deservirea persoanelor paralizate, vehicul pentru conducerea nevazatorilor etc. In constructii: vehicul ghidat automat pentru asfaltarea soselelor, sistem robotizat pentru stropirea betonului in constructia tunelurilor; robot mobil pentru cofraje glisante; excavatoare autonome, sistem robotizat pentru compactarea si nivelarea suprafetelor turnate din beton; sistem robotizat pentru inspectarea fatadelor cladirilor; sistem robotizat pentru montarea/demontarea schelelor metalice etc. In administratia locala: vehicul autonom pentru curatirea zapezii de pe autostrazi; vehicul autonom pentru mentinerea curateniei pe strazi; sistem robotizat pentru inspectia si intretinerea automata a canalelor etc.Pentru protejarea mediului inconjurator: sistem robotizat de sortare a gunoiului in vederea reciclarii, sistem automat de inspectare, curatare si reconditionare a cosurilor de fum inalte; platforme autonome mobile pentru decontaminarea persoanelor, cladirilor strazilor; vehicul ghidat automat pentru decontaminarea solului etc. In agricultura, dintre aplicatiile posibile amintim: sistem robotizat de plantare a rasadurilor; sistem robotizat de culegere a fructelor; sistem robotizat de culegere a florilor; sistem robotizat de tundere a oilor etc.In comert, transporturi, circulatie: vehicule ghidate automat pentru intretinerea curateniei pe suprafete mari (peroane de gari, autogari si aerogari); sistem robotizat de curatire automata a fuselajului si aripilor avioanelor; sistem automatizat de alimentare cu combustibil a autovehiculelor etc. Hotelurile si restaurantele pot fi prevazute cu: sisteme robotizate pentru pregatirea automata a salilor de restaurant, de conferinte; sistem de manipulare automata a veselei; minibar mobil pentru transportul bauturilor, ziarelor etc.Pentru siguranta si paza: robot mobil de paza pe timpul noptii in muzee; robot mobil pentru paza cladirilor si santierelor; vehicul autonom pentru stingerea incendiilor; robot mobil pentru detectarea si dezamorsarea minelor; sistem robotizat pentru interventii in spatii periculoase etc. In gospodarie, pentru hobby si petrecerea timpului liber se pot identifica urmatoarele aplicatii: robot de supraveghere copii pentru diverse intervale de varsta; robot de gestionare si supraveghere generala a locuintei, robot mobil pentru pentru tunderea automata a gazonului; instalatie robotizata pentru curatirea barcilor de agrement si sport etc.

Aspectele prezentate vin sa sprijine intentiile de a demara activitati in domeniul

roboticii, unele din acestea putand deveni chiar activitati de succes, care pot constitui adevarate provocari pentru specialistii in robotica sau in domeniile apropiate. Aceste ultime precizari au o semnificatie aparte pentru zona Brasovului, unde exista un numar important de ingineri roboticieni, care au absolvit specializarea de Roboti industriali (ing. zi) si/sau specializarea de Robotica de la Studii aprofundate, ambele din cadrul Facultatii de Inginerie Tehnologica a Universitatii “Transilvania”.

Numarul acestor specialisti este de peste 150 (anul acesta va absolvi a 9 promotie), marea majoritate activand in Brasov.

Roboti industriali utilizati la taiere si procese conexe1. Particularitati si cerinte pentru robotii folositi la procesele de taiere

Numarul aplicatiilor robotizate ale proceselor de taiere este mult mai redus decat cel intalnit la sudare. Consideram ca unu din motive este precizia deosebita ceruta robotilor in acest caz, deoarece daca la sudare, baia de metal topit “integreaza” micile abateri de pozitionare si deplasare, la taiere orice discontinuitate de pozitionare sau inconstanta a vitezei, acceleratiei, etc., se traduce prin neuniformitati ale suprafetei taiate.

In ultimul deceniu, perfectionarea organelor de masini (ghidaje liniare, suruburi cu bile, reductoare armonice, etc.), a motoarelor si a actionarilor acestora, a traductoarelor si sistemelor de comanda au facut posibila realizarea unor roboti industriali cu performante dinamice si de precizie mare la costuri cat se poate de accesibile. Astfel, precizii de oridinul a ± 0,2 mm si chiar mai bune, in cea mai defavorabila combinatie de perturbatii permit folosirea unor roboti industriali comuni – inclusiv la robotizarea proceselor de taiere.

Din punct de vedere al capacitatii portante, robotul industrial trebuie sa poarte capul de taiere si pachetul de cabluri si furtunuri al acestuia. Sunt suficienti pentru acest scop 60-80 N, tinand cond si de reactiunile dinamice. Adeseori prin echilibroare judicios amplasate este suportata partial greutatea furtunurilor. Daca sunt necesare ventile de comanda/blocare/siguranta, acestea se monteaza de obicei pe o placa amplasata pe una din axele principale (axa 2 sau 3) ale robotului.

Sistemul de comanda al robotului industrial asigura in principal deplasarea pe traiectoria de taiere prin conturare si pornirea/oprirea taierii. La taierea cu plasma, aceasta inseamna conectarea/deconectarea sursei de alimentare a arcului de plasma; in cazul taierii oxigaz, robotul va comanda din program, dupa cum se arata in figura 2, iesiri ce actioneaza asupra unor electroventile (comanda oxigen, acetilena, metan); la taierea sub jet de apa, ventilul apei sub presiune, s.a.m.d.

In urma cu cateva decenii, la inceputul epocii robotizarii industriale, majoritatea elementelor de structura, respectiv organe de masini se confectionau din subansambluri debitate fie mecanic, fie pe masini de taiere in coordonate. Acesta ar putea fi un alt motiv pentru care robotii sunt mai rar utilizati la automatizarea proceselor de taiere. In ultimii ani, aceste repere se realizeaza frecvent prin debitarea unor profile sau tuburi, adeseori dupa traiectorii foarte complexe.

Consideram ca aceasta va duce la extinderea aplicatiilor robotizate de taiere. De asemenea, accelerarea folosirii robotilor la taiere este favorizata de dezvoltarea sistemelor de programe specializate pentru debitare.

Intrucat datele cunoscute privind raspandirea diferitelor sisteme de taiere mecanizate, automatizate si cu atat mai putin robotizate din tara noastra sunt extrem de reduse, in Tabelul 1 se prezinta cateva aprecieri cu privire la gradul de mecanizare (automatizare, de obicei pe masini in coordonate X-Y), bazate pe cunoasterea unui mare numar de unitati industriale reprezentative, atat din sectorul de stat, cat si din cel privat.

_SISTEME DE ACTIONARE ALE ROBOTILOR INDUSTRIALI_Actionare pneumatica_Actionare electrica_Actionare hydraulic

INTRODUCERE ÎN PROBLEMATICA SISTEMELOR DE CONDUCERE

Robotul industrial reprezinta în momentul de fata punctul de intersectie al rezultatelor de vârf într-o serie de domenii: mecanica, automatica, calculatoare si sisteme de actionare. Aceasta congruenta a unor ramuri stiintifice si tehnologice atât de diferite se explica prin complexitatea deosebita a robotului, atât sub raportul arhitecturii mecanice, cât si în ceea ce priveste sistemul de conducere.Propriu-zis, robotul este rezultatul firesc al evolutiei de la masinile unelte automatizate, masinile cu comanda program, liniile automate de fabricatie etc. în momentul în care rigiditatea si inflexibilitatea acestora nu a mai corespuns cerintelor actuale de productivitate si calitate, iar omul a încercat sa execute actiuni directe, nemijlocite asupra proceselor capatând un rol de supraveghere si control. Deci robotul, ca rezultat al acestor dezvoltari tehnico - stiintifice, poate fi definit ca un sistem tehnologic capabil sa înlocuiasca sau sa asiste omul în exercitarea unor actiuni diverse asupra masinilor sau liniilor de productie.În acest context, apare evidenta complexitatea problemelor privind atât constructia si actionarea robotilor cât si, în special, conducerea lor.1.1. Componentele fundamentale ale sistemului robotPrivit în toata complexitatea sa, un sistem robotic cuprinde urmatoarele componente (figura 1.1) [1, 38]:a)           spatiul de operare;b)           sursa de energiec)           sursa de informatied)           robotul.

Spatiul de operare al unui robot este strâns legat de domeniul de lucru al acestuia, de gama aplicatiilor la care participa. Acest spatiu este definit direct de parametrii arhitecturii mecanice a robotului si este restrictionat pe de o parte de anumite caracteristici ale elementelor interne, mecanice, si pe de alta parte de caracteristicile obiectelor implicate în procesul tehnologic.Sursa de energie constituie suportul energetic necesar pentru punerea în miscare atât a elementelor mobile ale robotului cât si pentru asigurarea alimentarii electrice a sistemului de actionare si a celui de conducere.Sursa de informatie defineste modul de operare al robotului, caracteristicile de baza ale functionarii acestuia, structura algoritmilor de conducere în functie de specificul operatiei, de modul de prelucrare a informatiei de baza (în timp real sau nu) si de relatia robot - operator existenta în procesul de operare. Aceasta relatie poate determina functionarea automata, independenta, a robotului sau în asociere cu operatorul (de exemplu sistemele de teleoperare).Robotul, componenta de baza a acestui sistem, este format din doua parti: unitatea de prelucrare a informatiei si unitatea operationala.Unitatea de prelucrare a informatiei este un compl 252h76c ex hardware-software ce primeste date privind instructiunile ce definesc operatiile executate, masuratori privind starea unitatii operationale, observatii asupra spatiului de operare al robotului, date pe baza carora determina în conformitate cu algoritmii de conducere stabiliti, deciziile privind modalitatea de actionare a unitatii operationale etc.

Unitatea operationala corespunde robotului propriu-zis cuprinzând structura mecanica a acestuia si sistemul de actionare asociat. Aceasta unitate actioneaza asupra spatiului de operare utilizând si transformând energia furnizata de sursa si reactionând adecvat la semnalele primite din exterior. În componenta robotului distingem: elementele care interactioneaza direct cu spatiul de operare (elementele efectoare, gripere sau mâini), componente de structura (articulatii, segmente), modulatoare de energie (amplificatoare), convertoare de energie (motoare), sisteme de transmisie a energiei mecanice si senzori interni.

Figura 1.2

Robotul actioneaza asupra spatiului sau de operare sub diverse forme: deplasarea unor piese în anumite pozitii (manipulare), prelucrarea si transformarea unor produse, asamblarea unor componente, dezasamblarea unor piese în componentele lor, sudarea pieselor, masurarea unor parametrii specifici ai produselor sau chiar a spatiului de operare etc. În figura 1.2 sunt prezentate câteva din aceste operatii [39, 62], operatia de manipulare a unor piese pentru o prelucrare ulterioara la o masina unealta (figura 1.2, a), operatia de vopsire (figura 1.2, b) si operatii de asamblare (figura 1.2, c).Numeroasele aplicatii si functiuni exercitate de un robot pun în evidenta doua caracteristici esentiale ale acestor sisteme: versatilitatea si autoadaptarea la mediu.

Versatilitatea defineste capacitatea fizica a robotului de a realiza diverse functii si de a produce diverse actiuni în cadrul unei aplicatii tehnologice date. Aceasta proprietate este strâns legata de structura si capacitatea mecanica a robotului, ea implicând configuratii mecanice cu geometrie variabila a caror flexibilitate sa acopere cerintele de operare.Autoadaptarea constituie, de asemenea, o proprietate deosebit de importanta a robotilor ce confirma gradul de "inteligenta" al acestor sisteme. Ea defineste capacitatea acestora de a lua initiativa în realizarea unor operatii incomplet specificate prin programul de conducere, proprietatea de a sesiza anumite modificari ale mediului de operare, posibilitatea de a stabili un plan complet de operatii având jalonate numai anumite faze semnificative etc.

Componentele fundamentale ale structurii mecanice

Robotii industriali utilizati în momentul de fata prezinta solutii constructive si conceptuale neunitare datorita, în special, diversitatii sarcinilor cerute, parametrilor tehnici impusi si aplicatiilor specifice pentru care au fost proiectati. Cu toata aceasta aparenta neunitate, robotul prin structura sa mecanica poate fi considerat ca un sistem omogen format din elemente cu functii bine precizate care asigura interactiunea nemijlocita între robot si obiectul actiunii sale din spatiul de operare.Principalele componente ale structurii mecanice sunt: elementul efector, bratul si baza robotuluiElementul efector denumit uneori si griper, element de prehensiune, mâna sau pur si simplu element terminal asigura contactul direct, nemijlocit dintre robot si obiectul din spatiul de operare asupra caruia actioneaza. Acest element difera constructiv dupa gama aplicatiilor si dupa natura functiei realizate. Astfel, elementele efectoare utilizate în sudura, difera de cele folosite în operatiile de manipulare sau de vopsire.

Un astfel de element cuprinde:

  corpul propriu-zis, cu o structura mecanica adecvata functiei realizate;

  unul sau mai multe dispozitive de actionare;

  unul sau mai multi senzori pentru determinarea regimurilor critice ale operatiei realizate.

Trebuie remarcat faptul ca solutiile constructive adoptate tind spre realizarea fie a unui element multifunctional cu o gama larga de aplicatii, fie spre un element efector monofunctional cu o destinatie precisa.

Bratul robotului serveste pentru pozitionarea corecta a elementului efector. În acest scop, bratul reprezinta o structura mecanica cu o geometrie variabila obtinuta prin legarea în cascada a unor segmente conectate prin articulatii de rotatie sau translatie. Sistemele de actionare corespunzatoare asigura miscarile independente ale fiecarui segment în raport cu segmentul precedent. Aceste miscari sunt în general restrictionate de anumite caracteristici ale arhitecturii mecanice.

Toate aceste elemente si subansamble se monteaza pe un cadru special ce formeaza baza robotului. Aceasta baza se aseaza fie pe un postament fix sau mobil (în functie de tipul robotului), fie se suspenda pe o cale de ghidare cu sina.

Elementele enumerate formeaza structura de baza a oricarui robot industrial. În afara de aceasta structura "clasica", în constructia robotilor pot apare sisteme de locomotie, sisteme cu 2-3 brate, sisteme cu 2-3 elemente efectoare etc.

Robotul - obiect de conducere

Robotii, prin structura si functiile lor reprezinta o clasa de sisteme ce sintetizeaza elemente de vârf dintr-o serie de domenii tehnico - stiintifice. De fapt, prin atributiile sale robotul imita sau substituie functiile de locomotie, manipulare si de intelect ale omului. Este evident, deci, ca robotul reprezinta un sistem extrem de complex, descris prin modele matematice sofisticate definite prin sisteme de ecuatii diferentiale neliniare, cu parametrii variabili, deterministe sau stohastice, cuprinzând un numar mare de variabile de intrare si iesire.

Functia de baza a robotului este reprezentata de miscarea acestuia în spatiu, deci regimurile statice si dinamice ale structurii mecanice vor reprezenta punctul de plecare în definirea robotului ca obiect de conducere.

Pentru exemplificare, sa consideram un robot cu trei articulatii de rotatie (figura 1.3). Miscarea, evolutia robotului, este determinata de cele trei momente M1, M2, M3 aplicate în articulatii, acestea determinând rotirea segmentelor corespunzatoare si deci obtinerea unei noi pozitii a bratului, pozitie definita prin noile valori ale unghiurilor q1, q2, q3.

Figura 1.3

Considerat, deci, ca obiect orientat de conducere, robotul primeste un vector de intrare definit de

fortele generalizate aplicate în articulatii si genereaza un vector de iesire format din unghiurile (sau deplasarile) articulatiilor.

Analiza ca obiect condus impune, totodata, definirea vectorului de stare al robotului. În general, acest vector este determinat de coordonatele generalizate stabilite în articulatii (unghiuri sau deplasari) si de derivatele acestora (vitezele generalizate ale miscarii). Relatiile intrare - stare - iesire specifice robotului sunt date prin ecuatii diferentiale, neliniare, obtinute pe baza regimurilor dinamice ale acestuia. Deducerea acestor ecuatii si analiza cantitativa si calitativa a miscarii vor constitui obiectul capitolelor urmatoare ale lucrarii.

Reprezentarea din figura 1.3 corespunde unei descrieri formale a robotului ca obiect condus fara a preciza implicatiile tehnologice ale structurii de conducere.

Figura 1.4

În figura 1.4 sunt prezentate solutii constructive privind principalele blocuri ale unui astfel de sistem. Se observa ca variabilele principale ce intervin în conducerea robotului sunt generate sau prelucrate în blocuri si componente specializate. Astfel, activarea articulatiilor mecanice este realizata prin intermediul blocului de actionare care, pe de o parte determina algoritmul de control pentru fiecare articulatie, iar pe de alta parte asigura sursa energetica necesara miscarii.Masurarea informatiilor de deplasare precum si toate celelalte date care restrictioneaza miscarea în spatiul de operare este realizata într-un bloc senzorial. El este format practic din sisteme de traductoare specializate pentru masuratori unghiulare sau liniare precum si din senzori specializati de tip tactil, de forta - moment sau vizuali care ofera robotului o mai completa adaptabilitatea la modificarile mediului de operare. Informatiile furnizate sunt captate de un calculator specializat care, pe baza unor algoritmi implementati hardware (microprogramati) sau software, genereaza controlul adecvat al sistemului de actionare.Sistem de conducere - sistem ierarhicStructura de conducere al unui robot este o structura ierarhica. Acest principiu de conducere este datorat complexitatii deosebite a sistemelor ce intra în componenta robotului si a dificultatilor create de sarcinile de operare impuse.Organizarea ierarhica a sistemelor de control pentru roboti este de tip vertical, fiecare nivel ierarhic acoperind nivelul inferior sub raportul problemelor de conducere abordate. Un nivel de control comunica cu nivelul imediat inferior prin instructiuni de control si primeste de la acesta informatii caracteristice care, împreuna cu deciziile furnizate de nivelul imediat superior, îi permit sa stabileasca strategia viitoare de actiune. În general sistemele robot cuprind un numar variabil de nivele ierarhice în functie de complexitatea si gradul de "inteligenta" al sistemului de conducere utilizat.Nivelul ierarhic superior îl reprezinta la roboti, ca si la alte sisteme complexe de conducere, operatorul uman. Acesta comunica cu sistemul de conducere sub diverse moduri, intervenind periodic numai în cazul schimbarii unor directii strategice de conducere, situatii de avarie sau în cazul aparitiei unor perturbatii externe neprevazute. Sistemul de conducere propriu-zis cuprinde patru nivele ierarhice:=Nivelul cel mai înalt corespunde sistemelor ce au posibilitatea recunoasterii obstacolelor în spatiul de operare si permite luarea unor decizii adecvate la schimbarea conditiilor de lucru. =Nivelul imediat inferior este denumit nivel strategic în care se produce defalcarea operatiei preconizate în operatii elementare.

=Nivelul urmator este denumit nivel tactic, în el producându-se distribuirea miscarilor elementare în miscarea pe fiecare grad de libertate, deci, în cadrul sau generându-se efectiv traiectoriile de miscare. =Ultimul nivel, nivelul inferior, este nivelul executiv, acesta coordonând functionarea diverselor sisteme de actionare asociate gradelor de libertate ale robotului. Aceste patru nivele ierarhice sunt întâlnite evident la robotii cu o organizare superioara care apartin generatiilor 2 sau 3. Robotii sau manipulatoarele industriale uzuale ( generatia 1) au sisteme de conducere cu numai doua nivele ierarhice, nivelele inferioare.Cerintele sistemului de conducerea) Generarea traiectoriilor pentru realizarea unei miscari impuse. Un robot, indiferent de destinatia sa, trebuie sa execute o miscare bine determinata în cadrul careia elementul terminal (mâna) evolueaza pe o curba impusa într-un sistem de referinta dat. Evident, ca aceasta miscare trebuie corelata cu o unitate de timp, orice aplicatie tehnologica la care este solicitat un robot fiind strâns conditionata de o variabila temporala.O curba, definita în spatiul de operare al robotului, careia i se asociaza o variabila de timp este numita în mod curent traiectorie.

Figura 1.6

Precizarea traiectoriei de miscare reprezinta un element esential pentru asigurarea unor performante corespunzatoare. Aceasta înseamna, de fapt, stabilirea unei legaturi biunivoce între fiecare punct de pe curba miscarii si momente de timp bine-precizate, deci practic cunoasterea în fiecare punct a vitezei si acceleratiei miscarii. Alegerea traiectoriei de miscare depinde de o serie de factori dintre care se pot cita: tipul aplicatiei robotizate, restrictiile existente în spatiul de operare, caracteristicile mecanice ale robotului etc. În figura 1.6 sunt prezentate doua traiectorii între punctele initiale P i si finale Pf

impuse. În primul caz, evolutia poate fi realizata pe orice traiectorie între cele doua puncte, în al doilea caz, o zona de restrictii delimiteaza spatiul de operare admis. Determinarea traiectoriei miscarii, deci determinarea succesiunii în timp a pozitiilor, vitezelor si acceleratiilor pentru fiecare element al

structurii mecanice constituie asa-numita "problema directa de

conducere".

Figura 1.7

În figura 1.7 este prezentata aceasta problema pentru un manipulator ipotetic cu doua grade de libertate ce evolueaza în planul YOZ. Sunt precizate pozitiile unghiulare q1 , q2 în câteva puncte din traiectorie precum si distributiile vitezelor si acceleratiilor pe intervalul miscari.O a doua problema ce deriva direct din problema directa se refera la determinarea valorilor fortelor si momentelor, pe fiecare articulatie, astfel încât structura mecanica sa realizeze traiectoria dorita. Acest calcul al fortelor si momentelor din coordonatele pozitiilor si vitezelor constituie "problema inversa de conducere" si reprezinta o sarcina de baza a nivelului tactic în sistemul de conducere al robotilor.În contextul existentei unei structuri ierarhizate de conducere, implementarea unei traiectorii se poate realiza în doua moduri: la nivelul inferior în care sistemul de comanda primeste amanuntit datele privitoare la pozitia, viteza si acceleratia în orice moment si la nivel superior în care se utilizeaza un limbaj de nivel înalt, de programare, datele introduse reprezentând o descriere sumara a caracteristicilor traiectoriilor. Prima varianta numita si programare explicita presupune cunoasterea amanuntita de catre operator (programator) a întregului sistem robot - spatiu de operare, ceea ce nu este întotdeauna posibil. A doua varianta introduce facilitati evidente în munca de programare dar presupune existenta unor structuri de comanda de nivel înalt. În unele cazuri, complexitatea operatiilor realizate face extrem de dificila programarea explicita si cu totul nepractica programarea la nivel înalt. În aceste situatii se prefera asa-numita "programare prin instruire". Robotul executa miscarea dorita sub controlul direct al operatorului (comanda manuala), îsi însuseste, "învata", parametrii miscarii si repeta, ulterior, aceasta miscare în cadrul executiei normale. Aceasta tehnica este extrem de mult utilizata datorita, în primul rând, simplitatii procedurii si, în al doilea rând, datorita cerintelor reduse impuse echipamentului de conducere.

b) conducerea în circuit închis

Discutia de mai sus a pus în evidenta problema programarii unei traiectorii compatibile cu obiectivul propus ca o conditie necesara pentru executarea functiei impuse robotului. Sistemul generator de traiectorie va furniza deci robotului succesiunea de variabile de pozitie, viteza si acceleratie care asigura regimurile de miscare corespunzatoare. Din nefericire, conditiile reale în care opereaza un robot fac ca generarea unei traiectorii corecte sa nu reprezinte o conditie suficienta pentru asigurarea performantelor dorite. Cauzele sunt multiple si ele rezida în principal în: perturbatiile imprevizibile în mediul de operare, în imprecizia modelelor utilizate, limitari ale preciziei de calcul, efecte mecanice de vibratii si frecare etc. Toate aceste elemente pot perturba considerabil si pot determina o alterare substantiala a regimurilor de lucru. Formal, aceste dificultati pot fi depasite prin utilizarea unei structuri de reglare a miscarii în bucla închisa (figura 1.8)

Figura 1.8

Informatia de deplasare, primita de la un sistem de traductoare corespunzator, este comparata cu valorile prescrise impuse de generatorul de traiectorii, eroarea rezultata servind ca marime de intrare într-un sistem de reglare ce asigura corectarea abaterilor de traiectorie si totodata regimuri tranzitorii si stationare corespunzatoare. Sistemul de reglare este unic pentru întregul sistem de conducere, iesirile acestuia activând blocurile de actionare ale fiecarei articulatii mecanice. O astfel de structura de comanda este denumita structura centralizata si ea impune existenta unui calculator suficient de puternic pentru implementarea legilor de reglare la nivelul întregii structuri mecanice.

O solutie frecvent utilizata în majoritatea robotilor industriali este conducerea descentralizata a miscarii (figura 1.9) în care legea de reglare este caracteristica fiecarei articulatii, separata pe fiecare grad de libertate, influenta celorlalte elemente din structura mecanica reprezentând efecte perturbatoare.

Figura 1.9

Un astfel de sistem de conducere este, de cele mai multe ori, preferabil datorita simplitatii algoritmilor de reglare si, deci, implicit datorita necesitatilor relativ modeste de resurse hardware.

c) Conducerea miscarii în contact direct cu obiectele (conducerea complianta )

O caracteristica deosebita a operarii unui robot este miscarea acestuia în contact nemijlocit cu suprafata obiectelor. O astfel de miscare apare în operatiile de asamblare, într-o serie de operatii de prelucrare tehnologica, sudura etc.

Într-o astfel de miscare, controlul traiectoriei prin masurarea pozitiilor este nepractic si, de cele mai multe ori, eronat datorita impreciziei în determinarea exacta a ecuatiilor suprafetei de contact. Din acest motiv, controlul traiectoriei este realizat prin masurarea fortei de apasare pe suprafata obiectului.

Pentru exemplificare, sa consideram manipulatorul din figura 1.10a ce executa deplasarea unui obiect din punctul A în punctul B de-a lungul suprafetei S. Controlul se poate realiza prin definirea unei traiectorii paralele cu suprafata si utilizarea unor legi de miscare corespunzatoare dar este evident ca în cazul unor denivelari accidentale ale unei suprafetei miscarea dorita nu mai poate fi realizata.

Figura 1.10

În acest caz, se prefera introducerea, pe lânga bucla de control a miscarii, a unei bucle de reglare a fortei de apasare dintre robot si suprafata (figura 1.10b). Aceasta bucla preia sarcinile de control pe baza informatiilor furnizate de un traductor de forta montat pe mâna robotului. Trebuie subliniat faptul ca o astfel de structura de comanda presupune existenta unui sistem de conducere de nivel superior capabil sa impuna trecerea de la o bucla de control la alta în conformitate cu specificatiile problemei de conducere.

Structura informationala a sistemelor de conducere

Sarcinile care stau în fata unui sistem de conducere determina o împartire a informatiilor de lucru în doua clase, pe de o parte informatii ce asigura regimul de miscare dorit si pe de alta parte informatii ce acopera functia tehnologica impusa robotului. În figura 1.11, ramura din stânga corespunde informatiilor de miscare. Programele de miscare cuprind elemente de baza ale algoritmilor de miscare ce calculeaza între anumite puncte, prin tehnici de interpolare, traiectoria robotului.

Informatia rezultata este defalcata pe axele de miscare si serveste ca referinta în actionarea efectiva a bratului mecanic. Acest traseu informational este prevazut cu 4 cai de reactie. Reactia de tip α este o reactie obtinuta prin constructie mecanica si nu afecteaza procesul de control al miscarii [40, 41].

Figura 1.11

Reactia β asigura corectiile necesare pentru mentinerea robotului pe traiectorie. Informatia respectiva este obtinuta de la traductoarele de deplasare montate pe fiecare articulatie. Calea de reactie γ asigura modificari cantitative si calitative în programele de miscare. Aceste modificari sunt determinate de informatiile furnizate de un sistem senzorial adecvat care identifica modificari în structura spatiului de operare (schimbarea pozitiei obiectelor, aparitia unor obstacole etc.) Reactia δ determina o gestionare interna (proprie) a programelor de conducere în functie de modificarile survenite în procesul tehnologic si eventual în comportarea robotului.

Ramura din dreapta a fluxului informational (figura 1.11) corespunde informatiilor ce activeaza elementele terminale, sistemul efector si dispozitivele de prelucrare tehnologica.

Figura 1.12

În figura 1.12 sunt prezentate detaliat blocurile componente ce intervin în prelucrarea informationala ce însoteste procesul de conducere al unui robot. Legaturile externe ale sistemului sunt realizate sub forma unui dialog catre un operator local sau catre un calculator ce supervizeaza sistemul. Prin aceste doua interfete se obtine practic o gestiune adecvata a sistemului de programe. Programul de conducere selectat determina cele doua functii: de miscare si de operare tehnologica, fiecare din acestea fiind realizate prin bucle de control proprii.

Structura programelor de conducere

Organizarea programelor de conducere reprezinta un aspect foarte important în sistemele de conducere ale robotilor, de aceasta depinzând în mare masura performantele realizate si complexitatea solutiilor hardware adoptate.

Cea mai simpla modalitate de realizare a programelor este bazata pe exploatarea secventiala a blocurilor componente în cadrul unei structuri fixe, de lungime constanta (figura 1.13) [62].

Fiecare bloc de informatie contine ansamblul de date ce defineste o anumita comanda. Succesiunea de comenzi, într-o ordine bine precizata, determina o operatie tehnologica completa a robotului.

Figura 1.13

Explorarea blocurilor este realizata de un registru distribuitor incremental la sfârsitul fiecarei secvente tehnologice (o secventa tehnologica reprezinta efectul obtinut prin exercitarea unei singure comenzi). O modalitate superioara de conducere este obtinuta prin structurile variabile de programe (figura 1.14). În acest caz, trecerea de la o comanda la alta este realizata într-o maniera adaptiva, pe baza deciziilor furnizate de ultimul bloc de date si pe baza informatiilor furnizate de sistemul senzorial al robotului, deci pe baza ultimelor rezultate obtinute din spatiul de operare al acestuia. O astfel de structura confera sistemului de conducere o elasticitate ridicata, o flexibilitate sporita la orice modificari ale parametrilor robotului sau mediului de lucru.

Figura 1.14

Implementari tehnologice ale sistemelor de conducereComplexitatea sistemului de conducere si gradul de dificultate al operatiilor executate determina adoptarea unor tehnologii specifice de implementare a legilor de conducere.Solutiile oferite de majoritatea robotilor si manipulatoarelor industriale pot fi grupate în doua clase: implementari în logica cablata si implementari în logica flexibila (programata). Prima clasa este reprezentativa pentru acele tipuri de roboti secventiali si manipulatoare care au sisteme de conducere cu cel mult doua nivele ierarhice (inferioare), nivelul executiv si tactic.Legile de conducere sunt de tip secvential si prezinta un pronuntat caracter de rigiditate, traiectoriile de miscare, impuse de operatiile executate, pastrând constante forma si marimile lor semnificative. Tehnologic aceste sisteme sunt realizate în doua variante: fluidic si electronic. Solutia fluidica este întâlnita la primele tipuri de manipulatoare industriale, în momentul de fata preferându-se aproape în exclusivitate tehnologiile de tip electronic. (figura 1.15).Solutiile flexibile de conducere corespund cerintelor impuse de robotii industriali moderni. Ele ofera avantaje deosebite atât sub raportul performantelor realizate cât si în ceea ce priveste complexitatea problemelor tratate si simplitatea structurilor hardware utilizate. Practic, aceste sisteme sunt implementate în patru variante: cu logica flexibila de tip microprogramat, cu automate programabile, microprocesoare si microcalculatoare. Aceasta esalonare indica de fapt si complexitatea solutiilor adoptate, structurile microprogramate corespunzând unor legi de conducere simple iar conducerea cu microprocesoare si microcalculatoare fiind specifica sistemelor complexe cu o comportare adaptiva fata de schimbarile mediului de operare.

Figura 1.15

ALT MATERIAL

ROBOTI INDUSTRIALITerminologieSensul cuvântului s-a schimbat de-alungul timpului. Termenul robot (din cehă robot) a fost utilizat de Josef Čapek și Karel Čapek în lucrările lor de science fiction la începutul secolului 20. Cuvântul robot este de origine slavă și se poate traduce prin: muncă, clacă sau muncă silnică. Karel Čapek a descris în piesa sa R.U.R. din anul 1921 muncitori de asemănare umană, care sunt crescuți în rezervoare. Čapek folosește în lucrarea sa motivele clasice de golem. Denumirea de astăzi a creaturilor lui Čapek este de android. Înaintea apariției termenului de robot s-au utilizat de expemplu în uzinele lui Stanisław Lem termenii automat și semiautomat.IstoricBazele roboților de azi stau mult mai departe. Primele modele de mașini pot fi mai degrabă numite automate (provenind din grecescul automatos, care se mișcă singur). Acestea nu puteau executa decât câte un singur obiectiv, fiind constrânse de construcție.Matematicianul grec Archytas a construit, conform unor relatări, unul dintre aceste prime automate: un porumbel propulsat cu vapori, care putea zbura singur. Acest porumbel cavernos din lemn era umplut cu aer sub presiune. Acesta avea un ventil care permitea deschiderea și închiderea printr-o contragreutate. Au urmat multe modele dealungul secolelor. Unele înlesneau munca iar altele deserveau la amuzamentul oamenilor.Cu descoperirea ceasului mecanic din secolul XIV s-a deschis calea unor posibilități noi și complexe. Nu mult după aceea au apărut primele mașini, care semănau îndepărtat cu roboții de azi. Posibil era însă numai ca mișcările să urmeze una după alta, fără să fie nevoie de intervenția manuală în acel sistem.Dezvoltarea electrotehnicii din secolul XX a adus cu sine și o dezvoltare a roboticii. Printre primii roboți mobili se numără sistemul Elmer și Elsie construit de William Grey Walter în anul 1948. Aceste triciclete se puteau îndrepta spre o sursă de lumină și puteau să recunoască coliziuni în împrejurimi.Anul 1956 este considerat ca anul nașterii a robotului industrial. George Devol a depus candidatura în acest an în SUA pentru un patent pentru "transferul programat de articole". Câțiva ani după aceea a construit împreună cu Joseph Engelberger UNIMATE. Acest robot de cca. două tone a fost mai întâi introdus în montarea de iconoscoape pentru televizoare, găsindu-și apoi drumul în industria automobilă. Programele pentru acest robot au fost salvate sub formă de comenzi direcționate pentru motoare pe un cilindru magnetic. Din acest moment se introduc roboți industriali ca UNIMATE în multe domenii ale producției fiind permanent dezvoltați mai departe pentru a putea face față cererilor complexe care li se impun.RoboticăApariția deasă a roboților în film și literatură a atras atenția științei asupra acestui tip de mașini. Domeniul științific, care se ocupă de construcția roboților se numește robotică. Termenul a fost folosit pentru prima dată în 1942 de Isaac Asimov în cartea sa, Runaround. Un domeniu general teoretic științific, care se ocupă de roboți, nu există. Acestea sunt mai ales subdomenii ale informaticii.Tehnica de bazăRoboții sunt realizați mai ales prin combinația disciplinelor: mecanică, electrotehnică și informatică. Între timp s-a creat din legătura acestora mecatronica. Pentru realizarea de sisteme autonome (care să găsească singure soluții) este necesară legătura a cât mai multor discipline de robotică. Aici se pune accent pe legătura conceptelor de inteligen ț ă artificială sau neuroinformatică (parte a informaticii) precum și idealul lor biologic biocibernetică (parte a biologiei). Din legătura între biologie și tehnică s-a dezvoltat bionica.Cele mai importante componente ale roboților sunt senzorii, care permit mobilitatea acestora în mediu și o dirijare cât mai precisă. Un robot nu trebuie neapărat să poată să acționeze autonom, fapt pentru care se distinge între roboții autonomi și cei teleghidați

Tipuri de robo ț i Termenul de robot descrie un domeniu destul de vast, cauză din care roboții sunt sortați în multe categorii. Iată câteva din acestea:

o Robot autonom mobil o Robot umanoid o Robot industrial o Robot de servicii o Robot jucărieo Robot exploratoro Robot pă ș itor o BEAM o Robot militar

Robotul industrial reprezintă un sistem fizic, programabil ce este capabil să realizeze diferite operațtii și secvențe de operații de manipulare a unor scule, piese sau subansamble.În funcție de operațiunea pentru care au fost creați, roboții industriali se împart în:

roboți SCARA - specifici pentru operații de ridicare și așezare a diferitelor obiecte; roboți cartezieni - aceștia permit ridicarea și plasarea obiectelor ce nu necesită orientare, sau pot fi

preorientate. roboți cu șase grade de libertate.

Oricare dintre acești roboți poate fi redus la elementele constituente, și anume:o spațiu de operare;o sursa de energie;o sursa de informație;

=Robot industrialGeorge Devol a înregistrat în anul 1954 primul patent pentru un robot industrial. Roboții industriali din prezent nu sunt de obicei mobili. După forma și funcția lor, domeniul lor operațional este restrâns. Ei au fost introduși pentru prima oară pe linia de producția a General Motors în 1961. Roboții industriali au fost folosiți prima dată în Germania la lucrări de sudură începând din 1970.Printre roboții industriali se numără și roboții de portale, care sunt introduși în producția de wafere, în instalații de turnat colofoniu sau la măsurări. În prezent roboții industriali execută și probleme de maniabilitate.

=Robot umanoid (sau android)

Robotul umanoid ASIMOImaginea roboților umanoizi a luat formă în literatură, mai ales în romanele lui Isaac Asimov în anii 1940. Acești roboți au fost pentru un timp lung irealizabili. Pentru realizarea lor trebuiesc rezolvate multe probleme importante. Ei trebuie să acționeze și să reacționeze autonom în mediu, mobilitatea lor fiind restrânsă la cele două picioare ca locomoție. Pe deasupra mai trebuie să fie capabili de a lucra cu brațele și mâinile. Din anul 2000 probleme de bază par să fie rezolvate (cu apariția lui ASIMO (Honda) de exemplu). Între timp apar dezvoltări noi în acest domeniu.Roboții umanoizi pot fi descriși ca roboți pășitori.= Robot casnicRobotul casnic lucrează autonom în gospodărie. aplicațiile cunoscute sunt:

robot aspirator (produs de expemplu de: Electrolux, Siemens sau iRobot) robot de tuns gazonul robot de spălat ferestrele

=Robot jucărie=Robot exploratorRoboții exploratori sunt roboți care operează în locații greu accesibile și periculoase teleghidați sau parțial autonom. Aceștia pot lucra de exemplu într-o regiune aflată în conflict militar, pe Lună sau Marte. O navigare teleghidată de pe pământ în ultimele două cazuri este imposibilă din cauza distanței. Semnalele de comunicatie ajung la destinatie in cateva ore , iar receptionarea lor dureaza la fel de mult. În astfel de situații roboții trebuie să fie programați cu mai multe tipuri de comportare, din care ei să aleagă pe cel mai adecvat și să-l execute.Acest tip de robot dotat cu senzori a fost folosit și la cercetarea puțurilor din piramide. Mai mulți cryobo ț i au fost deja testați de NASA în Antarctica. Acest tip de robot poate pătrunde până la 3.600 de m prin gheață. Cryoboți pot fi astfel folosiți în cercetarea capelor polare pe Marte și Europa în speranța descoperirii de viață extraterestră.=Astromobil= Alții.Robotii se mai numesc și unități mobile. Aceste unitati pot depista și dezamorsa sau distruge bombe sau mine (de exemplu robotul TALON). Există și roboți care ajută la căutarea de oameni îngropați după cutremure. Între timp există și așa-numiții killer-roboți.

viitorÎn 2004 au fost 2 milioane de roboți în uz, pe când doar pentru anul 2008 se așteaptă 7 milioane de instalații noi. Uniunea Europeană susține financiar lucrările din cercetare, care până în 2010 ar putea permite ca roboții să fie introduși în spitale în activități simple, ca de exemplu: transporturi de paturi în spital, livrarea mâncării, salubrizare. Până la sfârșitul lui 2008 va fi dezvoltat un robot, care să ajute la recoltarea livezilor. ROBOTI INDUSTRIALI : DEFINITII. PARAMETRI SPECIFICI. STRUCTURA GENERALA, SISTEME DE ACTIONARE ALE ROBOTILOR INDUSTRIALI

_Actionare pneumatica_Actionare electrica_Actionare hidraulicaSCURT ISTORIC1938 – prima incercare de realizare a unui robot in conceptie antropomorfa, din parteainginerului american Wenslei (Westinghouse Electric Manufacturing Co.)1940 – se mentioneaza utilizarea primelor manipulatoare sincrone pentru manevrareasubstantelor radioactive1959 – Joseph Engelberger construieste la firma Unimotion Inc. primul robot:UNIMATE1968 – firma Kawasaki Havy Ind. Preia spre fabricatie pe scara larga robotii de tipUNIMATE.1982 – se pune in exploatare primul robot industrial romanesc , REMT – 1, laElectromotor Timisoara.ROBOT INDUSTRIAL: un sistem integrat mecano-electrono-informational, utilizat inprcesul de productie in scopul realizarii unor functii de manipulare analoage cu celerealizate de mana omului, conferind obiectului manipulat orice miscare programataliber, in cadrul unui proces tehnologic ce se desfasoara intr-un mediu specific.Robot industrialExecuta miscari dupa un program flexibil, modificabil, in functie de sarcinile de productie si de conditiile de mediuManipulator Instalatie automata care executa operatiuni repetitive, miscarile realizandu-se dupa un program fix, rigid Trebuie sa posede elemente de reglaj, care sa permita reglarea in limite restranse sau mai largi, a unor parametri cinematico-functionali sau de precizie.