SISTEME MECATRONICE

UNIVERSITATEA POLITEHNICA din BUCURESTI

Structura robotilor

Un sistem robotic este constituit din urmatoarele componente:

Mecanice si electrice (Hardware):

Bratul robotului

Motoare si componentele acestora

Controller

Consola de programare (Teach panel)

Mana mecanica sau unelte

Instalatii pentru asigurarea de sigurantei In exploatare

Sistem intern de senzori si traductoare

Sistem extern de senzori si traductoare

De programare (Software):

Sistemul de operare al controller-ului

Programele de apliatie ale utilizatorului

Mediul de programare pentru dezvoltare si simulare de programe utilizator

Componente mecanice si electrice (Hardware)

Figura de mai jos arata structura de principiu a componetei mecanice si electrice a robotilor.

Fig.2.2.1. Componente mecanice si electrice (hardware)

Bratul robotului

Bratul robotului este folosit pentru miscarea unui effector. El este componenta esentiala a unui robot industrial. Bratul robotului este constituit din piese mecanice indivituale (links) conectate Intre ele cu ajutorul unor articulatii (joints). Bratul poate avea mai multe articulatii liniare si/sau de rotatie. La orice robot primele 3 articulatii se numesc articulatii principale. Un robot poate avea si alte articulatii, pana la 5 sau 6. Numarul de articulatii este egal cu numarul de grade de libertate ale robotului.

Spatiul de lucru

Elementele mecanice si articulatiile robotului formeaza un lant cinematic. Acest lant cinematic este fixat la baza robotului. In principiu, exista o mare varietate de structuri de lanturi cinematice care ar putea fi folosite la constructia robotilor. Din punct de verdere practic, robotii industriali folosesc cateva tipuri de baza de lanturi cinematice. Aceastea sunt prezentate In tabelul alaturat.

Spatiul de lucru defineste acele puncte din spatiu In care robotul poate ajunge cu effectorul prin pozitionare cu o anumita directie de orientare a effectorului.

Ca urmare a tipului de lant cinematic folosit In constructia unui robot, spatiul de lucru al acestuia poate fi cartezian, cilindric sau sferic.

Sistemul de actionare

Sistemul de actionare asigura mijloacele si energia necesare robotului pentru a executa miscari In spatiul de lucru. Deoarece articulatiile sunt mobile, sistemul de actionare trebuie sa aplice asupra acestora forte si momente In asa fel Incat robotul sa fie rigid, chiar si atunci cand nu se misca. De asemenea, trebuie prevazute puterile de actionare necesare pentru a compensa greutatea proprie a robotului si a putea manipula obiecte sau scule cu end-effectorul.

Fig.2.2.4. Componente de actionare (hardware)

Actionarile robotilor folosesc motoare electrice, pneumatice si hidraulice. In general, motoarele electrice sunt cele mai utilizate pentru actionarea robotilor. O actionare mecanica cu motor electric pas-cu-pas sau cu servomotor de curent continuu cuprinde urmatoarele componente:

Frane

Mecanisme de transmisie (cu lant, cu roti dintate, cu cremaliera etc.)

Circuit electric de forta (amplificator)

Controller pentru comanda circuitului de forta. Actionari pneumatice

Elemente de actionare: motoare si cilindri pneumatici. Utilizare: manipulatoare cu 2, 3 articulatii, gripper-e.

Avantaje:

Timpi de actionare mici

Necesita masuri de siguranta putine si simple

Rezistente la variatii de temperatura

Aplicabile In conditii dure de lucru

Dezavantaje:

Zgomot

Pentru puteri mari sunt necesari cilindrii cu volum mare

Precizie mica de pozitionare

Numai miscari tot sau nimic

Hydraulic

Elemente de actionare: Cilindri hidraulici si motoare rotative hidraulice, pompa de ulei si valve de control. Utilizare: Roboti pentru actionari de putere, cu forte si momente mari.

Avantaje:

Proiectare compacta Posibilitate de obtinere a unor forte foarte mari

Reglari precise de viteze

Dezavantaje:

Pericol de contaminare (poluare) cu ulei

Necesar sistem complex de conducte (presiune mare)

Timp de reactie mare (inertie)

Precizie mica de pozitionare

Actionari electrice

Elemente de actionare: Servo-motoare (motor si controller In tandem)

Utilizare: Aplicatii unde sunt necesare forte mici si medii (aprox. 80% din robotii industriali actuali)

Avantaje:

Fara zgomot

Alimentare simpla si eficienta cu energie

Fiabilitate mare

Reglare foarte buna a vitezelor de rotatie si a momentelor (dinamica buna)

Pozitionare foarte precisa si repetabilitate buna

Constructie compacta

Greutate mica

Timpi de reactie mici

Dezavantaje:

Puteri si forte mici

Limitare a vitezelor

Sunt necesare mecanisme de transmisie a miscarii

Controller

Controller-ul unui robot industrial este interfata dintre operator si componentele mecanice si electrice (hardware) ale robotului. Misiunea lui este de a controla cinematica (miscarea) robotului si de a oferii operatorului suport maxim pentru utilizarea eficienta a robotului. Pentru Indeplinirea aceasei misiuni, controller-ul asigura urmatoarele functii:

Comunicatia cu operatorul

Suport pentru programare

Gestiunea programelor

Interpretarea programelor

Coordonarea articulatiilor pentru miscarea programata a effector-ului.

Calcularea automata a valorilor de pozitionare pentru coordonatele axelor (articulatiilor)

Realizare reglarii automate a pozitiilor fiecarei axe conform cu valorile de pozitionare calculate

Modificare valorilor de pozitionare axe (de catre senzori sau comenzi externe)

Generarea de informatii pentru echipamentele periferice (auxiliare)

Comunicatia cu alte masini din celula de lucru

Asigurarea si mentinerea unor conditii de siguranta

Panoul de operare (Teach Panel)

Panoul de operare poate avea un mic afisaj LCD cu cateva linii de text sau un ecran mare ce functioneaza In mod grafic, In culori. In afara de afisaj, panoul de operare include:

Buton de Oprire de Urgenta

Comutator de activare/dezactivare robot

Taste functionale pentru generarea, modificarea, selectia si testarea programelor

Taste functionale, manete sau potentiometre pentru comenzi manuale de miscare a robotului

Taste functionale pentru controlul echipamentelor periferice (mana mecanica, unelte etc.)

Senzori interni

Sistemul intern de masurare al robotului este constituit din traductoare atasate bratului mecanic. Sunt masurate principalele marimi de interes pentru pozitionarea robotului si pentru cunoasterea starii acestuia. Astfel, fiecare articulatie poate avea un traductor de deplasare (liniara sau de rotatie) si alte traductoare de forte sau momente care sa determine efortul existent In bratul robotului. Controller-ul robotului are acces direct la valorile masurate cu acesti senzori.

Fig.2.2.5. Senzori interni (hardware)

Variabile masurate:

Pozitii si unghiuri (pozitiile articulatiilor)

Viteze si acceleratii

Forte si momente

Curenti si tensiuni In motoare

Masurarea pozitiei

Metodele de masurare a pozitiei (liniare, unghiulare) sunt destul de cunoscute:

Traductoare rezistiveTraductoare inductive

Simple:- Masoara modificarea inductivitatii unei bobine atunci se modifica pozitia unui miez magnetic

Complexe (Resolver):- Determina unghiul Intre doua bobine prin excitarea unei bobine si masurarea tensiunii induse In cealalta bobina - Masurare absoluta, nu necesita miscare de referinta a axei pentru determinarea punctului de origine

Traductoare optice

Miscarea unui disc cu fante prin dreptul razei optice dintre un emitor si un receptor determina formarea de impulsuri de semnal optic. Receptorul transmite controller-ului informatia sub forma de pulsuri digitale (on/off). Exista doua tipuri de traductoare optice cu impulsuri:

Traductor de unghi absolut- Discul cu fante este codat astfel Incat pentru fiecare unghi sa existe alt sablon unic de fante - Se folosesc mai multe perechi emitor-receptor

Traductor de unghi incremental- Discul are fante practicate la distante egale - Masurarea se face prin numararea pulsurilor de lumina - Foarte precis, dar necesita setarea referintei de zero (setare la zero a numaratorului pentru un anumit unghi)

Fig.2.2.6. Senzor optic incremental cu disc cu fante (hardware)

Masurarea vitezei

Masurarea vitezei este foarte importanta. Se poate vorbi de viteze liniare si viteze unghiulare. In functie de tipul de axa, liniara sau de rotatie, se pot utiliza doua metode de evaluare.

Metode de evaluare: Se calculeaza indirect, din raportul distanta supra timp (distanta se masoara cu traductoare de pozitie)

Masurare directa:- Inductiva: cu tahogenerator (tensiunea la iesirea tahogeneratorului este proportionala cu viteza de rotatie)- Optica: cu numarare de impulsuri In unitate de timp

Masurarea acceleratiei

Algoritmii moderni de control a miscarilor robotilor, precum si metodele de auto-diagnostic, necesita cunoasterea acceleratiilor (la axe sau la effector).

Metode de evaluare: Calculata ca marime derivata din viteza supra timp

Determinata prin masurarea de forte si momente la axe - Traductori de deformare rezistivi - Masurarea curentului consumat de motor - Masurari de tip inductiv (ex. efect magneto-elastic)

Vibrometre

Giroscoape

Software

Figura alaturata arata structura de principiu a componentei software a robotilor.

Fig.2.2.7. Componente software

Structura de bazaIn figura 2.2.8. se prezinta structura interna si procesele de baza ale unui controller de robot.

Fig.2.2.8. Structura unui controller de robot (software).

Infrastructura: VME bus

Sistem de operare: sistem In timp real OS-9

Procesor: Motorola 68040

Comunicatii Intre procese: cu memorie partajata si tehnica semafoarelor

Manager-ul de procese (Scheduling)

Manager-ul de procese stabileste perioadele de timp In care se vor procesa diferite procese ale controller-ului. Functii:

Controlul si interpolarile de finete trebuie sa aiba loc Intr-un anumit esantion de timp prestabilit

Trebuie sa transmita catre sistemele de actionare valorile de interpolare fina calculate pentru pozitiile articulatiilor

Procesarea altor comenzi din programul robotului, prelucrarea comenzilor venite de la panoul de operare

Monitorizare (Monitor)

Functiile monitorizarii sunt:

Tratarea interfetei cu utilizatorul

Initializarea si terminarea proceselor din controller

Tratarea centralizata a erorilor

Organizarea datelor variabile din controller

Interpretorul de programe (Program Interpretation)

Interpretorul de programe cuprinde urmatoarele functii:

De Incarcare a programelor (Incarca un program In memoria interna a controller-ului)

De interpretare a programelor (executie pas-cu-pas a programelor Incarcate In memorie)

Management-ul variabilelor de program

Controlul miscarilor (Movement Control)

Controlul miscarilor are Indeplineste functiile:

Parametrizarea miscarilor (ex. stabilirea vitezei maxime)

Planificarea miscarilor (calculul acceleratiei si al deceleratiei)

Interpolari ale miscarii (generarea pozitiilor intermediare din traiectoria unei miscari)

Calculul valorilor pentru pozitia articulatiilor (transformarea inversa)

Combinarea fara socuri a traiectoriilor succesive (determina corectiile de viteza si schimbare de sens Intre segmente de miscare succesive)

Masuri de sigurantaMasurile de siguranta pentru sistemele cu roboti trebuie sa prevada pericolul la care se poate expune atat utilizatorul cat si robotul. De obicei se utilizeaza senzori care blocheaza miscarile robotului imediat ce acesta ajunge Intr-un sector periculos. Cateva exemple de instalatii de siguranta sunt date mai jos:

Siguranta robotului: Limite de zona impuse prin program (software)

Limite de zona impuse prin senzori (hardware)

Opritori mecanici

Siguranta utilizatorului: Covoare (presuri) cu contacte electrice

Grilaje de protectie cu contacte electrice

Bariere cu senzori optici

Siguranta utilizatorului si a robotului: Circuit de Oprire de Urgenta

Evitarea coliziunilor

Fig.2.2.9. Masuri de siguranta In lucrul cu un robot.Instalatii de sigurantaCateva instalatii tipice pentru asigurarea sigurantei sunt:

Reducerea puterii motoarelor In modurile de operare test si teach-in

Limitarea spatiului de lucru prin limitarea miscarilor articulatiilor cu ajutorul opritorilor mecanici, a limitatoarelor cu contact electric sau prin software Functionare a robotului numai la apasarea unui buton cu revenire ce actioneaza un contact normal deschis aflat pe panoul de comanda

Functii de tip Watch-Dog:Controller-ul stabileste anumite perioade de timp In care trebuie sa execute anumite actiuni. Daca prin sistemul de senzori controller-ul detecteaza neIndeplinirea uneia din aceste actiuni, atunci deconecteaza motoarele de la alimentarea cu energie. Verificarea traiectoriei: In timpul programarii teach-in, se verifica daca se poate parcurge orice punct de pe traiectoriile dorite (Intre doua puncte introduse de utilizator).

Testarea pentru validare a datelor introduse de utilizator a.I. sa nu se depaseasca spatiul de lucru sau viteze maxime impuse.

Monitorizarea miscarilor axelor: Diferenta dintre pozitia impusa si pozitia reala trebuie sa fie cat mai mica. Daca motorul de actionare este Intarziat In reactie, atunci se poate modifica traiectoria robotului. Acest lucru poate fi periculos si trebuie semnalizat.

Teste de verificare a senzorilor interni, ex. encoder unghiular (de pozitie) si tahogeneratoare (viteze):- verificarea largimii de banda: Raportul dintre doua valori succesive ale encoderului unghiular si timpul de ciclul nu trebuie sa depaseasca viteza unghiulara maxima impusa. - verificarea directiei: Daca pozitionarea implica schimbarea sensului de miscare a unui axe, aceasta schimbare trebuie sa aiba loc Intr-o perioada determinata de timp (Intarziere mica). - monitorizarea pozitiei de repaus: In cazul unei pozitii care trebuie mentinuta fixa, valoarea prelevata de la encoderul unghiular trebuie sa fie constanta, iar valoarea tahogeneratorului trebuie sa fie aproximativ zero.

Tipuri de robotiUrmatoarele tipuri de roboti sunt cele mai utilizate In aplicatiile industriale:

Roboti cu brat articulat (cu 5 sau 6 articulatii) Roboti SCARA

Roboti tip portal

In plus, exista diferite variante ale lanturilor cinematice, conform cu specificul aplicatiei. Robot cu brat articulat cu 5 articulatiiIn figura 2.2.10 se prezinta un robot cu 5 articulatii.

Fig.2.2.10. Robot cu brat articulat, cu 5 articulatii.

Caracteristici tehnice

Aranjamentul articulatiilor: 5 articulatii de rotatieAvantaje: Spatiu de lucru mare

Miscari rapide

Se pot instala pe podea sau suspendati (de tavan)

Dezavantaje: restrictii In orientarea end-effectorului (TCP) datorita lipsei unui al 6-lea grad de libertate. Spatiul de lucru al robotului cu 5 articulatiiIn figura 2.2.11, In culoare rosie (Inchisa) se prezinta spatiul de lucru al unui robot cu 5 articulatii. Spatiul de lucru este dat de primele 3 articulatii si nu tine seama de articulatiile 4 si 5, care au rolul doar de a modifica orientarea TCP.

Fig.2.2.11. Spatiul de lucru (rosu) al unui robot cu 5 articulatii.

Spatiul de lucru are o forma sferica. Exista puncte din spatiu In care robotul poate ajunge In doua sau mai multe configuratii ale articulatiilor. Proprietati ale robotilor cu 5 articulatiiAranjamentul articulatiilor: 1 rotational, 2 rotational, 3 rotational, 4 rotational, 5 rotational

Viteza: pana la 6 m/s

Sarcina: de la 1 kg pana la aprox. 10 kg

Repetabilitate: aprox. +/- 0,04 mm

Greutate: de la 20 kg pana la aprox. 150 kg

Aplicatiile ale robotilor cu 5 articulatiiAplicatiile tipice ale robotilor cu 5 articulatii sunt:

Alimentarea cu piese pentru masini-unelte CNC Asamblare

Automatizari de laborator

Testare

Educatie

Robot cu brat articulat cu 6 articulatii

Acest tip de robot mai este numit uneori "robot universal" datorita utilizarii pe scara larga In aplicatii de manuire (manipulare) si procesare. Figura 2.2.12 arata modul de dispunere al celor 6 articulatii.

Fig.2.2.12. Robot cu brat articulat, cu 6 articulatii.

Caracteristici tehnice

Aranjamentul articulatiilor: 6 articulatii de rotatie

Avantaje: Spatiu de lucru mare

Miscari rapide

Se pot instala pe podea sau suspendati (de tavan)

Orientare arbitrara a gripper-ului sau uneltei

Spatiul de lucru al robotului cu 6 articulatii

In figura 2.2.13, In culoare rosie (Inchisa) se prezinta spatiul de lucru al unui robot cu 6 articulatii. Spatiul de lucru este dat de primele 3 articulatii si nu tine seama de articulatiile 4, 5 si 6, care au rolul doar de a modifica orientarea TCP.

Fig.2.2.13. Spatiul de lucru (rosu) al unui robot cu 6 articulatii.

Proprietati ale robotilor cu 6 articulatii

Aranjamentul articulatiilor: 1 rotational, 2 rotational, 3 rotational, 4 rotational, 5 rotational, 6 rotational

Viteza: pana la 8 m/s

Sarcina: de la 2 kg pana la aprox. 500 kg

Repetabilitate: aprox. +/- 0,03 mm pana la +/- 0,5 mm

Greutate: de la 30 kg pana la aprox. 2000 kg

Aplicatiile ale robotilor cu 6 articulatii

Aplicatiile tipice ale robotilor cu 6 articulatii sunt:

Sudare

Vopsire

Manuire (manipulare)

Asamblare

Fig.2.2.14. Exemplu de aplicatie de vopsire cu un robot cu 6 articulatii.Roboti SCARA

Robotii SCARA sunt o particularizare a unui robot articulat, In sensul ca ei actioneaza prin articulatii dar numai Intr-un plan orizontal. Numele SCARA vine de la acronimul pentru: Selective Compliance Assembly Robot Arm. Figura de mai jos arata un astfel de robot cu 4 articulatii.

Fig.2.2.15. Robot SCARA cu 4 articulatii.Caracteristici tehnice

Aranzamentul articulatiilor: 2 sau 3 articulatii rotationale, 1 articulatie liniara

Avantaje: Miscari orizontale foarte rapide

Rigiditate mare In articulatia verticala

Repetabilitate foarte buna

Dezavantaje: Lucru Intr-un singur planSpatiul de lucru al unui robot SCARAIn figura 2.2.16 se prezinta spatiul de lucru (Intr-un plan) al unui robot SCARA cu 4 articulatii. Spatiul de lucru este definit de primele 3 articulatii, pornind de la baza robotului.

Fig.2.2.16. Robot SCARA cu 4 articulatii.Proprietati ale robotilor SCARA

Aranjamentul articulatiilor: (1 rotational, 2 rotational, 3 linear, 4 rotational )sau (1 rotational, 2 linear, 3 rotational)

Viteza: pana la 6 m/s

Sarcina: 1 kg pana la aprox. 20 kg

Repetabilitate: aprox. +/- 0,01 mm

Greutate: de la 10 kg pana la aprox. 200 kg

Aplicatii ale robotilor SCARAAplicatiile tipice pentru robotii SCARA cu 4 articulatii sunt:

Asamblare

Aplicatii de manipulare de tip: Pick-and-place

Gaurire

Frezare

Testare

Fig.2.2.17. Exemplu de aplicatie pick-and-place cu robot SCARA.

Roboti portalUn robot portal este instalat deasupra spatiului de lucru, ca un pod rulant. Figura 2.2.18 prezinta configuratiile axelor unui asemenea robot.

Fig.2.2.18. Exemplu de robot portal cu 3 grade de libertate.Caracteristici tehnice

Aranjamentul articulatiilor: 3 articulatii liniareAvantaje: Spatiu de lucru mare

Posibilitate de manipulare sarcini mari

Spatiul de lucru al robotilor portalSpatiul de lucru este de forma unui cub. Se mai mumeste spatiu cartezian. Figura 2.2.19 arata acest spatiu (In culoare rosie).

Fig.2.2.19. Spatiul de lucru al unui robot portal cu 3 grade de libertate (vedere de sus).Proprietatile robotilor portalAranzamentul articulatiilor: 1 liniar, 2 liniar, 3 liniar (de-a lungul coordonatelor x, y si z)

Viteza: pana la 8 m/s

Sarcina: 10 kg pana la aprox. 10.000 kg

Repetabilitate: pana la +/- 0,1 mm

Greutate: pana la ordinul tonelorAplicatii ale robotilor portalAplicatii uzuale ale robotilor portal cu 3 articulatii sunt urmatoarele:

Transport

Paletizare

Ambalare

Inserare

Depozite automateStructuri speciale de robotiIn afara de robotii standard, a caror structura macanica a fost descrisa mai sus, exista si alte variante de constructie a lantului cinematic. Acesti roboti speciali au diferite utilizari si se construiesc In serie mica sau unicat pentru a fi folositi In aplicatii particulare, cum ar fi: Misiuni spatiale

Misiuni subacvatice

Medicina

Cercetare

End-effector-iMecanismul, organul de masina sau unealta cu care un robot opereaza este In general, In limba engleza, numit end-effector sau simplu effector. In descrierile de mai jos se va pastra denumirea din engleza. In categoria end-effector-ilor intra si camerele de luat vederi precum si echipamente de masurare. Aceastea din urma permit robotului sa interactioneze cu mediul Inconjurator.

Cuplarea dintre bratul robotului cu end-effector-ul se face cu ajutorul a patru componente care formeaza un lant de transmisie, fig. 2.2.20:

flansa robotului

motor de actionare

mecanisme de miscare ale end-effector-ului

sistemul mecanic de apucare (mana mecanica propriu-zisa).

Fig.2.2.20. Sitemul de control si de actionare al unui end-effector .End-effectorul primeste comenzi de la controller-ul robotului pentru a actiona sau nu, conform programului realizat de utilizator.

Gripper-eUn gripper (denumire engleza) fixeaza mecanic pozitia si orientarea obiectului apucat, relativ la bratul robotului. Astfel, este posibila miscarea si pozitionarea unei piese, de exemplu, Intr-o celula de fabricatie. Daca se doreste obtinerea de informatii suplimentare despre piesa apucata, gripper-ele pot fi dotate cu senzori specializati. Tipuri de gripper-e:

mecanice - mana mecanica cu 2 degete paralele (posibil cu senzor de pozitie: Inchis deschis) - mana mecanica cu 3 degete paralele (pozitia lor formeaza un triunghi echilateral)- maini mecanice cu 2 sau 3 degete ce executa miscari de rotatie - maini mecanice cu parghii articulate cu vacuum

magnetice (cu magnet permanent sau electro-magnet) speciale (ex. carlige, spatule, piese gonglabile etc.)

Cerinte In functionarea gripper-elorPrincipala cerinta: Apucare piesa fara a tine cont de anumite proprietati specifice de material Alte cerinte:

Greutate mica, pentru a minimiza efectele de stres mecanic statica si dinamica buna a robotului

Lungime mica, pentru a putea fi usor manuit In spatiul de lucru al robotului

Rigiditate mare, pentru a mentine precizia de pozitionare a piesei

Forta de apucare definita clar, pe baza regulii "doar cat este necesar "

Fiabila, ieftina, usor de Intretinut

Gripper-e cu gheareGhearele sunt accesorii metalice, sau din alt material, de o anumita forma geometrica ce tine cont de forma externa sau interna a piesei. Se pot folosi mai multe tipuri de gheare cu acelasi gripper. Ghearele se ataseaza pe degetele unor gripper-e mecanice. In figurile de mai jos de arata cateva tipuri elementare de gheare folosite pentru pozitionare prin auto-centrare a piesei, dupa apucare.

Centrare In doua puncte

Centrare In trei puncte

Centrare In patru punctethree-point centering

Cele mai utilizate gripper-e cu degete sunt actionate pneumatic, deoarece: Sunt usor de construit.

Este posibila implementarea unei protectii usoare In caz de cadere a tensiunii (gripper-ul poate sa ramana strans) Sunt ieftine In comparatie cu alte alternative.

Clesti mecanici

Diferite sisteme cu parghie pot converti miscarea unui cilindru pneumatic sau a unei maini mecanice cu 2 degete paralele, Intr-o miscare de prindere tip cleste. Astfel de sisteme sunt folosite pentru reglarea fortei de strangere si a distantelor de miscare a ghearelor.

Gripper-e cu vacuumPrinderea cu vacuum este indicata In manipularea pieselor cu suprafata neteda, de ex. sticla. Pentru piese de forma geometrica mai complexa, pot exista mai multe ventuze, dispuse pe diferite parti ale piesei, pentru o repartizare uniforma a fortelor de suctiune.

Tipuri standard de gripper-e cu vacuum: Generatoare de vacuum alimentate la presiune (pe baza principiului tubului Venturi), plus ventuza Pompe de vacuum, plus ventuza

Fig.2.2.21. Gripper-e cu vacuum pentru oua (stanga) si pentru placi metalice (dreapta).Gripper-e magneticeGripper-ele magnetice functioneaza cu un magnet permanent sau cu un electro-magnet (o bobina alimentata cu curent electric este echivalenta cu un magnet temporar). Aceste gripper-e sunt folosite pentru a manipula piese plate din material feromagnetic. In cazul utilizarii unui magnet permanent este necesar un mecanism suplimentar pentru Indepartarea piesei prinse de magnet, fig. 2.2.22.

Fig.2.2.22. Gripper magnetic cu parghie actionata pentru desprinderea piesei de pe magnet.

Fig.2.2.23. Exemplu de gripper magnetic folosit pentru operatia de polizare.

Gripper-e flexibileCaracteristicile unui gripper flexibil:

Spatiu de prindere variabil

Forta de strangere variabila Adaptabilitate a suprafetei de prindere (de contact cu piesa) Flexibilitate mecanica a pozitiei si a orientarii gripper-ului

Gripper-ele flexibile au un spectru mai larg de aplicatii decat cele standard dar ele nu sunt aplicabile universal (pentru orice proces de apucare). In vederea adaptarii unui robot la situatii foarte diferite, se folosesc sisteme mecanice de schimbare a gripper-ului sau a sculei. Gripper-e multi- senzorIn viitor, aceste gripper-e cu mai multi senzori se vor folosi pentru extinderea functionalitatii robotului. Scopul este de a crea un gripper care poseda capacitati de sesizare comparabile cu ale unei maini umane. In figura de mai jos se arata o varianta constructiva de astfel de gripper.

Fig.2.2.24. Gripper multi senzor.

Pentru a realiza o productie moderna, inginerii proiectantii au In vedere, Inca din faza de proiectare a pieselor, tipul de gripper ce trebuie folosit In faza de asamblare. In acest fel, piesele se pot proiecta pentru a fi posibila asamblarea lor cu gripper-e mai simple.

SculeO scula montata pe un robot se poate folosi pentru procesarea unei piese fixate In spatiul de lucru al robotului. Tipuri de scule:

sudare In puncte/cu prinderea piesei sudare cu arc

sudare/taiere cu flacara

taiere cu jet de apa

prelucrare cu laser curatare cu aer

motoare rotative pentru - gaurire- frezare- polizare - periere

diferite tipurui de surubelnite

scule speciale (ex. pentru diverse actiuni de asamblare)

Sisteme de schimbare a gripper-elor si sculelorSistemele de schimbare a gripper-elor si sculelor funt folosite pentru a creste flexibilitatea In utilizarea robotilor. Diferite scule si gripper-e sunt montate pe bratul robotului cu ajutorul unei flanse universale. Caracteristicile unei flanse universale:

desprinderea usoara si sigura a gripper-ului de Inlocuit,

atasarea usoara si sigura a noului gripper,

blocarea (fixarea rigida) noului gripper asigurarea alimentarii cu energie (pneumatica si/sau electrica) a gripper-ului sau uneltei.

Astazi, robotii sunt capabili sa Isi schimbe gripper-ele sau sculele In mod autonom. Fixarea noului gripper pe bratul robotului se poate face automat, cu vacuum, electric sau cu mecanisme deblocabile de zavorare. In ultimul caz, deblocarea zavorului se poate face pneumatic sau electric. Se poate spune ca flansa universala este de fapt un gripper universal, care nu lucreaza direct cu piese, ci cu diverse alte gripper-e. Flansele universale sunt folosite si pentru atasarea a diferite scule: pistoale de vopsit, surubelnite, burghie etc. In figura 2.2.25 este prezentat un robot cu sistem de schimbare gripper-e.

Domeniul tipic de apicatie al sistemelor de schimbare a gripper-elor si sculelor este In asamblare. In aceste aplicatii sunt necesare atat manuirea unor scule pentru plelucrarea pieselor, cat si manuirea pieselor pentru pozitionare.

Fig.2.2.25. Robot cu sistem de schimbare a gripper-elor.

PAGE 19