U literaturi se mogu pronaći razni načini sistematizacije industrijskih manipulacionih robota. Veoma često su kriterijumi koji se koriste bazirani na njihovim tehničkim karakteristikama i važe u potpunosti samo u određenom vremenskom periodu. Ovde je usvojena podela koja se bazira na tipu mehaničke strukture minimalne konfiguracije robota obzirom da to predstavlja jednu od veoma važnih karakteristika, a koja je relativno nepromenljiva tokom vremena. U daljem tekstu biće prikazane osnovne konfiguracije industrijskih robota.
Robot antropomorfne konfiguracije:
Kod većine robotskih konfiguracija, pa i kod ove, prvi stepen slobode ( računato od podloge) je rotacioni i osa prvog zgloba je vertikalna. Ovaj zglob obezbeđuje rotaciju kompletnog robota oko vertikalne ose. Ose drugog i trećeg zgloba su međusobno paralelne,horizontalne i upravne na osu prvog z
globa.
Kretanjem drugog i trećeg zgloba se obezbeđuje da se vrh minimalne konfiguracije pozicionira u proizvoljnu tačku u vertikalnoj ravni koja sadrži osu prvog zgloba. Skica kinematske strukture i fotografija robota antropomorfne konfiguracije su prikazane na slikama. Mehanička struktura robota antropomorfne konfiguracije podeseća na strukturu ruke čoveka pa se stoga za drugi segment minimalne konfiguracije često koristi naziv nadlaktica, a za treći podlaktica. Osnovna karakteristika robota antropomorfne konfiguracije je da može da pređe iznad prepreke koja mu se nađe na putu. Ako pogledamo kinematsku šemu ove konfiguracije jasno je da se pokretanjem npr. trećeg zgloba utiče na intenzitet momenta oko ose drugog zgloba čak i u slučaju da se ovaj zglob ne pomera. Ovaj uticaj se naziva sprezanje. Stoga se kaže da, ukoliko kretanje jednog zgloba utiče značajno na pogonske momente (ili pogonske sile ukoliko su zglobovi translatorni) drugih zglobova, posmatrana konfiguracija ima značajno sprezanje među zglobovima. Roboti antropomorfne konfiguracije su karakteristični po tome što imaju veliko sprezanje među zglobovima
globa. Kretanjem drugog i trećeg zgloba se obezbeđuje da se vrh minimalne konfiguracije pozicionira u proizvoljnu tačku u vertikalnoj ravni koja sadrži osu prvog zgloba. Skica kinematske strukture i fotografija robota antropomorfne konfiguracije su prikazane na slikama. Mehanička struktura robota antropomorfne konfiguracije podeseća na strukturu ruke čoveka pa se stoga za drugi segment minimalne konfiguracije često koristi naziv nadlaktica, a za treći podlaktica. Osnovna karakteristika robota antropomorfne konfiguracije je da može da pređe iznad prepreke koja mu se nađe na putu. Ako pogledamo kinematsku šemu ove konfiguracije jasno je da se pokretanjem npr. trećeg zgloba utiče na intenzitet momenta oko ose drugog zgloba čak i u slučaju da se ovaj zglob ne pomera. Ovaj uticaj se naziva sprezanje. Stoga se kaže da, ukoliko kretanje jednog zgloba utiče značajno na pogonske momente (ili pogonske sile ukoliko su zglobovi translatorni) drugih zglobova, posmatrana konfiguracija ima značajno sprezanje među zglobovima. Roboti antropomorfne konfiguracije su karakteristični po tome što imaju veliko sprezanje među zglobovimaRobot sferne (polarne) konfiguracije:
I kod sferne konfiguracije osa prvog zgloba je usmerena vertikalno naviše dok je osa drugog horizontalna i upravna na osu prvog zgloba. Treći zglob je translatorni. Prema tome, kod sferne konfiguracije vrsta i raspored prva dva zgloba su istovetni kao kod antropomorfne. Kinematska šema sferne konfi
guracije je prikazana na slici. Kao i ranije drugi i treći zglob omogućavaju pozicioniranje vrha minimalne konfiguracije u bilo kojoj tački vertikalne ravni, dok se rotacijom vertikalne ravni oko ose prvog zgloba vrh robota može pozicionirati bilo gde u okviru radnog prostora. Ova konfiguracija je nazvana sfernom po obliku radnog prostora koji predstavlja deo sfere, a polarnom obzirom da ugao rotacije drugog zgloba i izduženje trećeg zgloba odgovaraju polarnim koordinatama. Treba primetiti da, pošto je treći zglob translatoran, prilaz radnom mestu treba da bude bez prepreka obzirom da ih robot ove konfiguracije ne može zaobići.
guracije je prikazana na slici. Kao i ranije drugi i treći zglob omogućavaju pozicioniranje vrha minimalne konfiguracije u bilo kojoj tački vertikalne ravni, dok se rotacijom vertikalne ravni oko ose prvog zgloba vrh robota može pozicionirati bilo gde u okviru radnog prostora. Ova konfiguracija je nazvana sfernom po obliku radnog prostora koji predstavlja deo sfere, a polarnom obzirom da ugao rotacije drugog zgloba i izduženje trećeg zgloba odgovaraju polarnim koordinatama. Treba primetiti da, pošto je treći zglob translatoran, prilaz radnom mestu treba da bude bez prepreka obzirom da ih robot ove konfiguracije ne može zaobići.Robot cilindrične konfiguracije:
Minimalna konfiguracija robota cilindrične konfiguracije ima jedan rotacioni i dva translatorna zgloba. I kod ove, kao i kod prethodnih konfiguracija, prvi seg
ment predstavlja obrtni stub oko vertikalne o
se pa je prvi zglob rotacioni i postavljen na isti način kao i u prethodnim konfiguracijama. Drugi i treći zglob su translatorni (linearni). Osa drugog zgloba je vertikalna to znači da se njegovim kretanjem vrši podizanje odnosno spuštanje kompletne strukture koja se nalazi dalje od zgloba, prema vrhu robota. Osa trećeg zgloba je horizontalna tako da se njegovim pokretanjem vrši primicanje odnosno odmicanje hvataljke u odnosu na vertikalni stub robota. Ova konfiguracija se naziva cilindričnom prema obliku radnog prostora koji predstavlja deo cilindra. Roboti ove konfiguracije imaju veoma malo sprezanje među zglobovima.
ment predstavlja obrtni stub oko vertikalne ose pa je prvi zglob rotacioni i postavljen na isti način kao i u prethodnim konfiguracijama. Drugi i treći zglob su translatorni (linearni). Osa drugog zgloba je vertikalna to znači da se njegovim kretanjem vrši podizanje odnosno spuštanje kompletne strukture koja se nalazi dalje od zgloba, prema vrhu robota. Osa trećeg zgloba je horizontalna tako da se njegovim pokretanjem vrši primicanje odnosno odmicanje hvataljke u odnosu na vertikalni stub robota. Ova konfiguracija se naziva cilindričnom prema obliku radnog prostora koji predstavlja deo cilindra. Roboti ove konfiguracije imaju veoma malo sprezanje među zglobovima.Robot scara konfiguracije:
Roboti SCARA konfiguracije (engl. Selective Compliance Assembly Robot Arm), imaju dva rotaciona i jedan translatorni zglob. Dva međusobno paralelna rotaciona zgloba sa vertikalnim osama obrtanja su postavljeni na stubnu osnovu tako da se oba segmenta kreću u horizontalnoj ravni. Na kr
aju drugog segmenta se nalazi translatorni zglob čija o
sa je takođe vertikalna što se vidi i na slici. Zglob hvataljke ima najčešće samo jedan stepen slobode i to obrtanje oko vertikalne ose. Prema tome, roboti SCARA konfiguracije uobičajeno imaju samo četiri stepena slobode. Kretanjem rotacionih zglobova se vrši pozicioniranje translatornog zgloba u željenu tačku horizontalne ravni, a zatim se sputanjem translatornog zgloba dovodi hvataljka do željenog položaja u okviru radnog prostora. SCARA konfiguracija ima veoma malo sprezanje među zglobovima obzirom da gravitaciono opterećenje u potpunosti prima sama mehanička struktura rotacionih zglobova. Roboti SCARA konfiguracije su prvi put realizovani u Japanu 1972. godine, i uglavnom su namenjeni za realizaciju montažnih zadataka. Odlikuju se velikom tačnošću pozicioniranja i brzinom rada, kao i relativno velikom nosivošću. Najveći nedostatak SCARA robota potiče od njegove konstrukcije-postavljen je visoko i zauzima veliki deo prostora iznad prostora u kome se obavljaju radni zadaci, tako da taj prostor mora da bude slobodan.
aju drugog segmenta se nalazi translatorni zglob čija osa je takođe vertikalna što se vidi i na slici. Zglob hvataljke ima najčešće samo jedan stepen slobode i to obrtanje oko vertikalne ose. Prema tome, roboti SCARA konfiguracije uobičajeno imaju samo četiri stepena slobode. Kretanjem rotacionih zglobova se vrši pozicioniranje translatornog zgloba u željenu tačku horizontalne ravni, a zatim se sputanjem translatornog zgloba dovodi hvataljka do željenog položaja u okviru radnog prostora. SCARA konfiguracija ima veoma malo sprezanje među zglobovima obzirom da gravitaciono opterećenje u potpunosti prima sama mehanička struktura rotacionih zglobova. Roboti SCARA konfiguracije su prvi put realizovani u Japanu 1972. godine, i uglavnom su namenjeni za realizaciju montažnih zadataka. Odlikuju se velikom tačnošću pozicioniranja i brzinom rada, kao i relativno velikom nosivošću. Najveći nedostatak SCARA robota potiče od njegove konstrukcije-postavljen je visoko i zauzima veliki deo prostora iznad prostora u kome se obavljaju radni zadaci, tako da taj prostor mora da bude slobodan. Robot Dekartove (pravougle) konfiguracije:
Minimalnu konfiguraciju kod ovih robota, kao to se vidi sa slike, čine tri translatornazgloba čije su ose paralelne osama Dekartovog pravouglog koordinatnog sistem
a. Odatle potiče i naziv ovakve konfiguracije (
može se sresti još nekoliko naziva: pravougla, kartezijanska (engl. Cartesian) ili portalna (engl. gantry) konfiguracija ukoliko se robot postavi na postolje kojim se nadnosi nad radni prostor kojem pristupa odozgo). Obzirom na vrstu i raspored zglobova kod robota ove konfiguracije jasan je doprinos kretanja u svakom od zglobova kretanju hvataljke, čime je programiranje, pa čak i ručno vođenje znatno olakšano. Radni prostor predstavlja paralelepiped čije dimenzije zavise od opsega kretanja svakog zgloba. Roboti ove konfiguracije imaju veoma malo sprezanje među zglobovima. Radi smanjenja zauzetog prostora u pogonu roboti ovakve konfiguracije se veoma često postavljaju na postolje kojim se izdižu iznad radne mašine (portalni ili gantry robot). Naravno, u ovakvim slučajevima pristup radnom prostoru radne mašine mora biti slobodan odozgo. Dimenzije postolja mogu biti takve da robot može da opslužuje i po nekoliko mašina.
a. Odatle potiče i naziv ovakve konfiguracije (može se sresti još nekoliko naziva: pravougla, kartezijanska (engl. Cartesian) ili portalna (engl. gantry) konfiguracija ukoliko se robot postavi na postolje kojim se nadnosi nad radni prostor kojem pristupa odozgo). Obzirom na vrstu i raspored zglobova kod robota ove konfiguracije jasan je doprinos kretanja u svakom od zglobova kretanju hvataljke, čime je programiranje, pa čak i ručno vođenje znatno olakšano. Radni prostor predstavlja paralelepiped čije dimenzije zavise od opsega kretanja svakog zgloba. Roboti ove konfiguracije imaju veoma malo sprezanje među zglobovima. Radi smanjenja zauzetog prostora u pogonu roboti ovakve konfiguracije se veoma često postavljaju na postolje kojim se izdižu iznad radne mašine (portalni ili gantry robot). Naravno, u ovakvim slučajevima pristup radnom prostoru radne mašine mora biti slobodan odozgo. Dimenzije postolja mogu biti takve da robot može da opslužuje i po nekoliko mašina.Paralelni roboti:
Sve dosada opisane konfiguracije su imale osnovnu formu kinematskog lanca, a samo su se razlikovale vrsta i dispozicija zglobova. Paralelni roboti se u tom smislu ko
nstukciono suštinski razlikuju, ali smatramo da je
potrebno da ih ovde pomenemo. Oni predstavljaju dve platforme (u nominalnom položaju ove platforme su paralelne) koje su povezane segmentima promenljive dužine. Jedna platforma se smatra bazom ili osnovom (gornja platforma), a druga je radna čijim položajem i orijentacijom se upravlja i na njoj se nalazi hvataljka. Promenom rastojanja između odgovarajućih zglobova na baznoj i radnoj platformi menja se položaj i orijentacija radne platforme na koju se postavlja hvataljka ili alat koji robot nosi. Promena rastojanja između zglobova na baznoj i radnoj platformi se može realizovati ili segmentima promenljive dužine (teleskopski segmenti sa translatornim zglobovima) ili kao dvosegmentnim elementima sa rotacionim zglobovima kao to je prikazano na slici. Roboti ove konfiguracije se odlikuju izuzetnom agilnošću (brzinom kretanja pri prelasku iz jednog položaja u drugi), velikom krutošću držanja položaja i relativno malom masom u odnosu na nosivost obzirom da svaki segment (ruka) nosi samo jednu trećinu opterećenja za razliku od robota tipa kinematskog lanca gde svaki segment trpi celokupno opterećenje.
nstukciono suštinski razlikuju, ali smatramo da je potrebno da ih ovde pomenemo. Oni predstavljaju dve platforme (u nominalnom položaju ove platforme su paralelne) koje su povezane segmentima promenljive dužine. Jedna platforma se smatra bazom ili osnovom (gornja platforma), a druga je radna čijim položajem i orijentacijom se upravlja i na njoj se nalazi hvataljka. Promenom rastojanja između odgovarajućih zglobova na baznoj i radnoj platformi menja se položaj i orijentacija radne platforme na koju se postavlja hvataljka ili alat koji robot nosi. Promena rastojanja između zglobova na baznoj i radnoj platformi se može realizovati ili segmentima promenljive dužine (teleskopski segmenti sa translatornim zglobovima) ili kao dvosegmentnim elementima sa rotacionim zglobovima kao to je prikazano na slici. Roboti ove konfiguracije se odlikuju izuzetnom agilnošću (brzinom kretanja pri prelasku iz jednog položaja u drugi), velikom krutošću držanja položaja i relativno malom masom u odnosu na nosivost obzirom da svaki segment (ruka) nosi samo jednu trećinu opterećenja za razliku od robota tipa kinematskog lanca gde svaki segment trpi celokupno opterećenje.Tekst je preuzet iz knjige predmeta:
- Industrijska robotika, studijskog programa Mehatronika
Sa Fakulteta Tehničkih Nauka u Novom Sadu, Univerzitet u Novom Sadu. Dalja objašnjenja pojmova korišćenih u ovom tekstu mozete naći u pomenutoj knjizi.
Radio sam sa skoro svim vrstama industrijskih robota (ABB sve generacije, Fanuc, KUKA, Kawasaki) i smatram da je robotika u Srbiji u povoju. Mnogi preduzetnici ne shvataju koliku ustedu i efikasnost donose roboti u proizvodnji.