Hvataljke

Srednja stručna škola Kragujevac

Seminarski rad Predmet: ROBOTI

Hvataljke

Učenik: Marija Vujičić Mart 2019.

Predmetni profesor : Rada Macura

Sadržaj:

1.0 Završni uređaj END efektor industrijskih robota................................................................................ 1 2.0 Tipovi završnih uređaja ...................................................................................................................... 2 2.1 Završni uređaj u obliku hvataljke ................................................................................................... 3 2.2 Hvataljka sa mehaničkim prstima .................................................................................................. 4 2.3 Mehanička šema hvataljke sa pneumatskim pogonom ................................................................. 5 3.0 Hvatači................................................................................................................................................ 6 3.1 Mehanički hvatači .......................................................................................................................... 6 3.2 Vakuumski hvatači ......................................................................................................................... 7 3.3 Magnetni hvatači ........................................................................................................................... 7 3.4 Ostali hvatači .................................................................................................................................. 8 4.0 Završni uređaji robota - alati za tačkasto zavarivanje, elektrolučno zavarivanje i farbanje .............. 9 4.1 Elektrolučno zavarivanje .............................................................................................................. 10 4.2 Farbanje ....................................................................................................................................... 14 5.0 Proračun sile stezanja (hvatanja) .................................................................................................... 16 5.1 Vakuumski, magnetni i adhezioni hvatači .................................................................................... 16 5.2 Vakuumski hvatači ....................................................................................................................... 16 5.3 Magnetni hvatači ......................................................................................................................... 18 5.4 Adhezioni hvatači ......................................................................................................................... 18 5.5 Univerzalni i prilagodljivi hvatači ................................................................................................. 18 Literatura................................................................................................................................................ 19

1.0 Završni uređaj END efektor industrijskih robota

Završni mehanizam se sastoji do složenog zgloba šake (jedan do tri stepena slobode) i završnog uređaja. Dakle, završni uređaj je, sa stanovišta geometrije robota, poslednji segment u lancu. Taj poslednji segment često zovemo hvataljka zato što se uglavnom upravo radi o uređaju za hvatanje predmeta. Završni uređaj je ono što obezbeđuje interakciju robota sa radnom okolinom. Robot se često projektuje kao sistem opšte namene. Zatim mu se dodaje završni uređaj čime se robot osposobljava za izvršenje određenog zadatka. Ako se menja namena robota, promeniće mu se samo završni uređaj, na primer, umesto uređaja za hvatanje stave se zavarivačke elektrode. Ovakve mogućnosti potvrđuju fleksibilnost robota kao elementa proizvodnog sistema.

1

2.0 Tipovi završnih uređaja Završne uređaje možemo funkcionalno podeliti u tri grupe: - hvataljke, - alati i - merno-kontrolni uređaji. Hvataljke su uređaji kojima se određeni radni predmet može uhvatiti, držati tokom prenošenja i na kraju ispustiti. Uglavnom se sreću kod zadataka prenošenja radnog materijala, kod opsluživanja mašina (stavljanje radnog predmeta u mašinu i vađenje iz nje) kao i u zadacima montaže. Kada koristimo termin "uhvatiti" nameće se ideja hvatanja pomoću dva ili više prstiju. Međutim, hvatanje podrazumeva bilo koji postupak kojim se obezbeduje čvrst kontakt sa predmetom radi njegovog prenošenja (na primer, pomoću magneta ili vakuumske sisaljke). Različite vrste alata sreću se kao završni uređaji kod robota koji obavljaju procesne operacije. Pod alatom tada podrazumevamo one uređaje kojima se izvršavaju neke radne operacije na predmetu proizvodnje: zavarivačka klešta, pištolj za prskanje farbe, tocilo za brušenje i sl. U zadacima kontrole proizvoda robot na svom "vrhu" nosi različitu mernu opremu neophodnu za izvršenje zadatka (npr. laserski uređaj za kontrolu kvaliteta površine). Ako jedan robot obavlja niz proizvodnih operacija na radnom predmetu, potrebno je u relativno kratkom roku promeniti veći broj završnih uređaja. Ovo je posebno slučaj kod takozvane fleksibilne proizvodnje kod koje svaki novi radni predmet može biti drugačiji i zahtevati drugačiju obradu. Da bi se omogućila brza promena završnog uređaja, projektuju se različiti sistemi vezivanja završnih uređaja za vrh robota. Moguća je, na primer, veza pomoću magneta ili neka drugačija veza ali se, svakako, zamena i vezivanje uređaja mora obavljati automatski tj. bez učešća čoveka. Na ovaj način dolazimo i do jedne mogućnosti koja ukazuje da prethodnu podelu završnih uređaja ne treba shvatiti suviše kruto.Naime, promena alata može se izvesti tako da se različiti alati uzimaju hvataljkom robota, a onda se njima izvršavaju proizvodne operacije. Tako se brzo mogu menjati završni uređaji i robot za kratko vreme može izvršiti niz proizvodnih i kontrolnih zadataka.

2

2.1 Završni uređaj u obliku hvataljke

Glavna funkcija svake hvataljke da ostvari čvrst (krut) kontakt sa radnim predmetom, da taj kontakt održi tokom određene putanje prenošenja i konačno da oslobodi predmet. Obično govorimo o hvatanju, prenošenju i ispuštanju predmeta.

SI. 2.1 Obična (a) i dupla (b) hvataljka.

Hvataljke mogu biti obične ili duple (sl. 2.1). Dupla hvataljka je uređaj koji se sastoji od dve hvataljke montirane na vrhu robota. Ovakve hvataljke sreću se uglavnom kod zadataka u kojima robot stavlja i vadi radne predmete iz neke mašine (na primer prese). Tada robot jednom hvataljkom prinosi predmet, zatim drugom hvataljkom vadi prethodni predmet iz mašine pre nego što unutra stavi novi; konačno prethodni predmet se odlaže na to predviđeno mesto. Tako se brzo može izvršiti zamena radnog predmeta u mašini. Hvataljke možemo podeliti i prema načinu hvatanja na: - hvataljke sa mehaničkim prstima, - hvataljke sa vakuumskim, magnetnim ili athezionim sistemom hvatanja, - univerzalne hvataljke.

3

2.2 Hvataljka sa mehaničkim prstima

Hvataljke sa prstima su najčešće vrsta uređaja za hvatanje. Prema broju prstiju mogu biti: hvataljke sa dva prsta i hvataljke sa više prstiju. U industrijskim primenama pretežno srećemo hvataljke sa dva prsta. O njima ćemo ovde govoriti više, a hvataljke sa više prstiju opisaćemo u odeljku o univerzalnim hvataljkama. Druga podela koja polazi od načina hvatanja deli hvatanje na spoljašnje i unutrašnje (sl. 2.2).

b)

Sl. 2.2. Spoljašnje (a) i unutrašnje (b) hvatanje

Prema načinu kretanja prstiju hvataljke možemo podeliti na hvataljke sa obrtnim kretanjem prstiju i hvataljke sa translatornim kretanjem prstiju (sl. 2.3).

Sl. 2.3. Obrtno (a) i translatorno (b) kretanje prstiju

Razlike među hvataljkama postoje i po načinu održavanja krutog kontakta hvataljke sa predmetom. Jedan način sastoji se u tome da se postave takva geo-metrijska ograničenja koja će onemogućiti relativno kretanje predmeta u odnosu na hvataljku (sl. 2.4a). U drugom pristupu, geometrija hvatanja je takva da dopušta pomeranje predmeta u odnosu na hvataljku (dakle i ispadanje) ali do pomeranja ne dolazi zbog delovanja sile trenja (sl. 2.4 b).

SI. 2.4. Dva načina zadržavanja predmeta 4

2.3 Mehanička šema hvataljke sa pneumatskim pogonom

Pneumatski pogon je jedan od prvih i najjednostavnijih načina projektovanja robota. Jedan pneumatski sistem se sastoji od: • • • •

pripremne grupe(uređaj za filtriranje i podmazivanje), pneumo-motora, razvodnika, i prigušivača buke.

Pneumo-motori mogu biti: linearni (translatorni) i obrtni. Linearni pneumo-motori (pneumo-cilindri) mogu biti jednostrukog i dvostrukog dejstva, u vrlo velikom broju varijanti izvođenja.

Obrtni pneumo-motori se obično izvode pomoću zupčanika i letve (obrtni cilindri). Pneumatski pogon se danas najčešće koristi kod jednostavnih PICKPLACE robota za opsluživanje različitih mašina. Omogućava pouzdan i brz rad uz nisku cenu. Teško se regulišu odn teško se može ostvariti kretanje po željenom zakonu, pa se obično koriste za kretanje između krajnjih tačaka definisanih graničnicima. U poslednje vreme su se pojavili pneumatski servo sistemi koji mogu biti primenjeni i kod robota, a takođe se radi i na razvoju veštačkog mišića na bazi pneumatike.

5

3.0 Hvatači Hvatači služe za hvatanje i držanje objekata pri opsluživanju mašine, sortiranje, rukovanje bocama, paketima, sirovinama, … Mogu se u njih svrstati i uređaji za držanje (učvršćivanje) EE pri automatskoj izmeni. Mogu se podeliti takođe u 3 grupe: • • •

mehanički hvatači (sa prstima), vakuumski, magnetni, adhezioni, kuke …, univerzalni i prilagodljivi hvatači.

3.1 Mehanički hvatači

Mehanički hvatači se mogu klasifikovati po različitim kriterijumima: 1. Prema broju prstiju, gde mogu biti sa 2 (najčešći), 3 i 5 prstiju (najređe korišćeni). Prsti obično imaju 1 zglob, ređe 2 ili više osim kod člankovitih hvatača . 2. Prema načinu hvatanja objekta mogu biti spoljašnji i unutrašnji (a mogu biti i istovremeno i jedno i drugo). 3. Prema broju uhvaćenih predmeta mogu da budu jednostruki, dvostruki ili višestruki. Mehanički hvatači sa dva prsta su najčešće u upotrebi i obično se projektuju za odredjene radne predmete. Prema načinu kretanja mogu da budu translatorni i obrtni.

6

Slika 3.1 Mehanički hvatači sa dva prsta

3.2 Vakuumski hvatači

Vakuumski hvatači se koriste za hvatanje objekata sa ravnim, glatkim i čistim površinama, kao što su metal, staklo, plastika i slično. Čvrst kontakt s objektom se ostvaruje podpritiskom ispod pečurke stvorenim “prirodnim” vakuumom jednostavnim pritiskanjem pečurke ili pomoću Venturijeve cevi (vakuum pumpe). Prirodni vakuum se koristi kod manje čistih objekata. Zbog boljeg prianjanja za tvrde materijale se koriste meke pečurke (guma i slično) i obrnuto. Pečurke se izrađuju u nekoliko dimenzija i može ih biti po nekoliko na jednom hvataču radi ostvarivanja veće sile i boljeg rasporeda sila kod kabastih objekata. Osnovna prednost ovih hvatača je što su laki, koriste jednu površinu objekta i ravnomerno ga opterećuju. Sila kojom hvatač deluje na objekat iznosi F=P*A gde je P-veličina podpritiska a Apovršina svih pečuraka (nedeformisanih).

Slika 3.2 Vakuumski hvatači

3.3 Magnetni hvatači

Magnetni hvatači se koriste za feromagnetne materijale i mogu biti sa stalnim ili elektromagnetom. Ako se koristi stalni magnet hvatač je jednostavan, ne zahteva izvor struje ni upravljanje ali se moraju koristiti dodatni pneumocilindri za otpuštanje radnog predmeta. Kod hvatača sa elektromagnetom potreban je izvor struje i odgovarajuće upravljanje ali se ne zahteva dodatni uređaj za otpuštanje.

7

Slika 3.3 Magnetni hvatači

3.4 Ostali hvatači

Koriste se još I adhezioni, univerzalni I prilagodljivi hvatači. Adhezioni hvatači se koriste kod radnih predmeta malih dimenzija i težina. Radne površine hvatača koriste premaz (lepak) i na taj način ostvaruju adhezionu silu s objektom. Zbog trošenja premaza često se na radnim površinama hvatača koristi pokretna traka slično kao kod pisaće mašine ili štampača. Univerzalni i prilagodljivi hvatači se koriste za hvatanje objekata različitih oblika i dimenzija. Pored hvatača tipa čovekolike šake sa 5 prstiju (koja se ređe koristi) u upotrebi su člankoviti hvatači koji imaju mogućnost prilagođavanja različitim oblicima i dimenzijama vrlo glomaznih i komplikovanih objekata.

8

4.0 Završni uređaji robota - alati za tačkasto zavarivanje, elektrolučno zavarivanje i farbanje Tačkasto zavarivanje je jedna od tehnika za spajanje limova, pogotovo čeličnih. Ova tehnika naziva se i elektrootpornim zavarivanjem i njeni principi pri­kazani su na slici 4.0 Uređaj za zavarivanje sastoji se od dve elektrode koje formi­raju zavarivačka klešta. Limovi se postave jedan uz drugi, a zatim stegnu kleštima tokom približno jedne sekunde. Sila stezanja zavisi od debljine limova (400-800N za limove od 0,5mm;23503500N za limove od 6mm). Kroz elektrode i kroz limove propušta se struja velikog intenziteta (do 1500 A). Budući da je električna otpor­nost najveća na spoju dva lima, to će se pri proticanju struje na tom mestu razviti najveća toplota. Ova toplota je dovoljna da otopi metal na mestu spoja i tako se stvara čvrsta veza. Spajanje limova vrši se, po pravilu, nizom tačkastih varova.

SI. 4.0 Tačkasto zavarivanje

Jedna od najpoznatijih primena tačkastog zavarivanja je u au­tomobilskoj industriji. Limeni delovi karoserije, oblikovani pod pre­som, međusobno se vezuju tačkastim zavarivanjem (sl. 4.0). Sedam­desetih godina zavarivanje u auto­mobilskoj industriji predstavljalo je glavno polje industrijske primene ro­bota. I danas je tačkasto zavari­vanje jedna od važnih primena ro­bota (1981. godine 1500 robota u SAD tj. 36% od ukupnog broja bilo je zaposleno na tačkastom zavari­vanju).

SI. 4.1 Zavarivanje u automobilskoj industriji

9

Sa stanovišta mehaničke konstrukcije i pogona, roboti namenjeni tačkastom zavarivanju moraju imati do šest stepeni slobode i nosivost oko 50 kg, koliko iznosi masa uređaja za zavarivanje. Međutim, nije samo statička nosivost ono što određuje snagu pogona. Robot mora biti sposoban da pomera zavarivački uređaj kratkim brzim pokretima, pri čemu se javljaju velika ubrzanja, pa otuda i inercijalna opterećenja. Sa stanovišta tipa upravljanja, tačkasto zavarivanje zahteva upravljanje od tačke do tačke. Ovo je stav koji se često iznosi kada se govori o robotima za ove poslove. Međutim, tvrdnja bi se morala ograničiti na prostije probleme tačkastog zavarivanja, one kod kojih konstrukcija koja se zavaruje stoji. Kod složenijih prob­lema ova tvrdnja nije tačna. Na primer, ako se zavaruje neka konstrukcija koja se nalazi na pokretnoj traci i ako se traka ne zaustavlja u vreme zavarivanja, tada upravljački sistem robota mora obezbediti praćenje putanje, a ne samo stizanje u tačku.

4.1 Elektrolučno zavarivanje

Elektrolučno zavarivanje koristi se za spajanje metalnih delova tako da se ostvari neprekidna veza na određenoj dužini. Princip elektrolučnog zavarivanja prikazan je na slici 10.18. Uređaj za zavarivanje ima na svome kraju elektrodu i između nje i metala koji se zavaruje formira se kontinualni električni luk. Budući da je temperatura luka veoma visoka, doći će do topljenja metala koji se zavaruje. Kako je i elektroda izrađena od istog metala ona će se takođe topiti, a njen materijal kroz luk dolaziti na mesto spoja i pomagati u popunjavanju vara. Hlađenjem ovakvog spoja ostvaruje se čvrsta veza. Pošto se tokom zavarivanja elektroda troši, ona se izrađuje u obliku žice koja se odmotava sa kotura kako bi se nadoknadio utrošeni materijal. U postupku zavarivanja napon je najčešće do 45 V, a struja do 500 A.

Sl. 4.2 Elektrolučno zavarivanje

10

Poseban postupak je razvi­jen da bi se izbegla korozija metala pri izlaganju visokim temperatu­rama. Najčešće se koristi neki in­ertni gas (argon, helijum ili ugljen-dioksid) koji se ispušta iz zava­rivačkog uređaja tako da struji u zoni električnog luka i sprečava pris­tup kiseonika iz vazduha. Ovde treba istaći još neke specifičnosti koje se javljaju u nekim slučajevima elektrolučnog zavarivanja.Naime,pri zavarivanju krupnih delova često nije moguće u jednom prolazu popuniti ceo var.Tada se var prolazi više puta ali uz mali pomeraj ustranu pri svakom prolazu.Druga mogućnost je da se uređaj za zavarivanje vodi oscilatornom(cik-cak) putanjom duž zadate linije vara(šava). Najčešće se sreću spojevi izvedeni elektrolučnim zavarivanjem prikazani na slici 10.19.

Sl. 4.3. Različiti tipovi spoja

Zadaci električnog zavarivanja su prilično složeni za robotizaciju. Ipak, roboti danas brzo ulaze u ovu oblast primene i očekuje se da će do 1990. godine 15% prodatih robota u SAD biti namenjeno ovim poslovima. Sa stanovišta geometrije roboti namenjeni elektrolučnom zavarivanju moraju imati 5 ili 6 stepeni slobode. Sa stanovišta upravljačkog sistema, robot mora imati mogućnost praćenja kontinualne putanje. Veća brzina nije značajna jer je pri samom zavarivanju kre­tanje veoma sporo (do 2 cm/s). Međutim, od robota se zahteva visoka tačnost i ponovljivost. Programiranje robota obično se vrši vođenjem. Tada robot pamti putanju koju će pri zavarivanju ponavljati. Ukoliko je šav pravolinijski, tada se zadaju polazna i krajnja tačka i od robota zahteva odgovarajuća interpolacija. Na opisani način robot će se osposobiti za uspešno zavarivanje delova koji su uvek pravilnog oblika i uvek pravilno postavljeni. Problemi nastaju onda kada položaj budućeg vara nije dovoljno preciziran tj. ili su delovi nedovoljno pravilni ili nedovoljno tačno postavljeni. Ovo je, međutim, čest slučaj. Očigledno je da za ovakve primene robot mora biti opskrbljen nekom vrstom spoljašnjeg senzora koji će mu omogućiti da raspozna traženu putanju i da tako prati željenu liniju zavarivanja.

11

Za praćenje linije vara koriste se, kao najjednostavniji, elektromehanički sen-zori dodira. Takav senzor može detektovati sredinu šava i tako voditi zavarivački uređaj ili pak može voditi uređaj cik-cak putanjom duž šava na taj način što će "pipati" ivice (sl. 4.4.a). Savremenije ali i složenije rešenje je beskontaktni senzor. Merenjem napona i struje električnog luka detektuje se odstupanje od sredine šava. Zapravo, radi se o ideji sličnoj "pipanju" ivica samo što se približavanje ivica detektuje promenom napona ili struje, a ne dodirom (sl. 4.4b).

Sl. 4.4 Kontaktno i beskontaktno praćenje šava

SI. 4.5 Dvoručni portalni robot za zavarivanje

Najsavremeniji postupci praćenja šava danas koriste vizuelne sisteme. Te metode možemo razdvojiti u dve principijelno različite grupe:

12

- metode sa dva prolaza, - metode sa jednim prolazom. Kod metoda sa dva prolaza robot pravi prolaz iznad linije šava snimajući pri tome njen tačan oblik. U drugom prolazu robot vrši zavarivanje duž ovako zapamćene putanje. Očigledno, kod ovakvih sistema, tokom samog zavarivanja robot nije voden senzorski već samo izvršava zadati pokret. Kod metoda sa jednim prolazom robot je senzorski voden duž šava i pri tome izvršava zavarivanje. Optički senzor sastoji se od lasera kojim se vrši osvetljavanje, i jedne ili više kamera za snimanje. Treba reći da se istražuju i mogućnosti korišćenja magnetnih i akustičnih senzora. Kada se govori o elektrolučnom zavarivanju treba spomenuti njegovu važnu ali specifičnu primenu u brodogradnji. Primena je važna jer na jednom brodu nalazimo kilometre zavarenih linija. S druge strane, delovi koji se zavaraju karak­teristični su po svojoj veličini i nizu pregrada (ojačanja, orebrenja). Tako, u bro­dogradnji srećemo dve vrste robota. Jedno su veliki portalni sistemi (sl. 4.5 ) koji omogućavaju zavarivanje velikih i složenih komada. Druga vrsta su mali prenosivi roboti koji se mogu "zavući" između pregrada i zavariti tamo gde bi čoveku-variocu to bilo veoma teško (sl. 4.6).

Sl. 4.6 Prenosivi robot za zavarivanje

Na kraju rtreba reeći da uptreba robota u poslovima zavarivanja obezbeđuje veću produktivnost i bolji kvalitet,a takođe značajno doprinosi i humanizaciji rada.

13

4.2 Farbanje

Farbanje možemo posmatrati kao deo šire tehnologije površinske zaštite ma­terijala. Inače, roboti se primenjuju i u nekim drugim poslovima površinske zaštite kao što je, na primer, peskarenje kojim se mehanički čisti površina materijala. Postoji niz razloga zbog kojih se poslovi farbanja poveravaju robotima. U pitanju je veoma "prljav" posao. Atmosfera u pogonima za farbanje zasićena je isparenjima od sredstava za farbanje, a te materije su često otrovne i kancerogene. Pošto su ove materije često i zapaljive, to postoji velika opasnost od požara. Zbog svega ovoga poslovi farbanja svakako spadaju u onu grupu poslova od kojih je čoveka poželjno osloboditi. Pored humanizacije rada roboti u poslovima farbanja donose i niz drugih prednosti: - Poboljšani kvalitet. Robot može obezbediti veoma pravilnu regulaciju kre­tanja

pištolja za farbanje čime se postiže ravnomerno nanošenje boje; Ušteda materijala postiže se ravnomernim nanošenjem sloja boje kao i pre­ciznim ritmom uključivanja i isključivanja pištolja; - Ušteda energije postiže se time što robotizovana ćelija za farbanje ne zahteva složen sistem ventilacije, grejanje i sl; - Povećana produktivnost se postiže smanjenjem učešća živog rada i troškova koje on nosi kao i opisanim uštedama i poboljšanjem kvaliteta. Robot za farbanje nosi na svom kraju završni uređaj u vidu pištolja za prs­kanje boje. Prilikom rada robot nosi ovaj uređaj zadatom putanjom koja obezbed-juje nanošenje boje na sve predviđene površine radnog predmeta. Da bi izvršio ovakav zadatak robot mora imati sposobnost praćenja konti-nualnc putanje. Za zadavanje putanje najčešće se primenjuje postupak ručnog vođenja (vidi odeljak 4.6), i to posredstvom lagane "kopije" robota. Jedna od karakteristika zadatka farbanja je i ta da pištolj prska boju na priličnu širinu. Otuda se ne postavlja zahtev za velikom preciznošću. Sa stanovišta upravljačkog sistema zahteva se još i fleksibilnost tj. laka iz-mena programa koja bi omogućila prilagođavanje robota različitim predmetima koje je potrebno farbati. Sa stanovišta pogonskog sistema, određeni zahtevi su uslovili da se kod robota za farbanje koristi prvenstveno hidraulični pogon. Stvar je u tome da robot radi u sredini ispunjenoj isparenjima boje koja su najčešće lako zapaljiva. Tada bi varničenje, koje se kod elektromotora teško izbegava, moglo biti veoma opasno. Osim toga prednost hidrauličnog pogona je i u tome što omogućava veliku hitrost kretanja. 14

Bez obzira na izbor pogona robot koji radi u uslovima koji vladaju u ćeliji za farbanje zahteva posebnu zaštitu vitalnih delova. To se izvodi pokrivačima (sl.10.14.), ili pak na način prikazan na slici 10.15b. Ovakva konfiguracija omogućava robotu da pristupi svim površinama koje treba farbati, čak i onda kada to zahteva provlačenje kroz otvore, kao što je slučaj kod farbanja unutrašnjosti automobilske karoserije.

Sl.4.7Laktasta shema

Mehanička konfiguracija robota za farbanje odlikuje se vitkošću, dakle velikim dohvatom i malim poprečnim dimenzijama. Često su to laktaste sheme slične onoj prikazanoj na slici 4.8a. Ovaj zahtev vitkosti još više je ispunjen kod člankovite konstruk­cije prikazane na slici 4.8b. Ovakva konfiguracija omogućava robotu da pr­istupi svim površinama koje treba far­bati, čak i onda kada to zahteva pro­vlačenje kroz otvore, kao što je slučaj kod farbanja unutrašnjosti automobilske karoserije.

Sl. 4.8Laktasta šema

15

5.0 Proračun sile stezanja (hvatanja) Potrebna sila stezanja ili hvatanja je osnova za sračunavanje potrebnih sila i momenata aktuatora kao i za dimenzionisanje hvatača. Na proračun sile stezanja utiču : • oblik obloga koji zavisi od oblika radnog predmeta, • intenzitet, pravac i smer ubrzanja robota, • položaj centra masa (zbog stvaranja dodatnih momenata), • koeficijent trenja između obloga i radnog predmeta , • vrsta mehanizma hvatača. Ovaj proračun je u principu sličan proračunu stezanja u pomoćnim priborima s tim što se ovde uzima najnepovoljniji slučaj što znači da su gravitaciona sila i inercijalna sila paralelne oblogama hvatača tako da se objekat drži samo trenjem. S obzirom da se za ubrzanje uzima 1-3 g, znači da se u proračun uvodi 2-4 puta veća težina od stvarne. Ove sile stezanja se koriste za proračun sila i momenata aktuatora i zavise još od vrste primenjenog mehanizma hvatača i položaja objekta u hvataču kod obrtnih prstiju. 5.1 Vakuumski, magnetni i adhezioni hvatači

Ovo su veoma jednostavni i efikasni hvatači jer se na neki način “zalepe” za ravne površine objekta. Univerzalni su jer ne zavise od oblika objekta i ne zahtevaju visoku tačnost pozicioniranja. 5.2 Vakuumski hvatači

Vakuumski hvatači se koriste za hvatanje objekata sa ravnim, glatkim i čistim površinama, kao što su metal, staklo, plastika i slično. Čvrst kontakt s objektom se ostvaruje podpritiskom ispod pečurke stvorenim “prirodnim” vakuumom jednostavnim pritiskanjem pečurke ili pomoću Venturijeve cevi (vakuum pumpe). Prirodni vakuum se koristi kod manje čistih objekata. Zbog boljeg prianjanja za tvrde materijale se koriste meke pečurke (guma i slično) i obrnuto. Pečurke se izrađuju u nekoliko dimenzija i može ih biti po nekoliko na jednom hvataču radi ostvarivanja veće sile i boljeg rasporeda sila kod kabastih objekata. Osnovna prednost ovih hvatača je što su laki, koriste jednu površinu objekta i ravnomerno ga opterećuju. Sila kojom hvatač deluje na objekat iznosi F=P*A gde je P-veličina podpritiska a Apovršina svih pečuraka (nedeformisanih).

16

Pored vakuumskih hvatača za osetljive površine i lomljive objekte koriste se i hvatači sa ekspandirajućim mehom koji može biti izveden na različite načine

17

5.3 Magnetni hvatači

Magnetni hvatači se koriste za feromagnetne materijale i mogu biti sa stalnim ili elektromagnetom. Ako se koristi stalni magnet hvatač je jednostavan, ne zahteva izvor struje ni upravljanje ali se moraju koristiti dodatni pneumocilindri za otpuštanje radnog predmeta. Kod hvatača sa elektromagnetom potreban je izvor struje i odgovarajuće upravljanje ali se ne zahteva dodatni uređaj za otpuštanje.

Prednosti magnetnih hvatača su brzo stezanje kao i univerzalnost hvatača –ne zahteva se glatka i čista površina a objekti mogu imati i rupe i otvore. Nedostaci su zaostali magnetizam koji kod nekih radnih predmeta može biti štetan, a zbog promenljive dubine teškoupravljivog magnetnog polja može doći do nepredviđenog uzimanja više objekata. 5.4 Adhezioni hvatači

Adhezioni hvatači se koriste kod radnih predmeta malih dimenzija i težina. Radne površine hvatača koriste premaz (lepak) i na taj način ostvaruju adhezionu silu s objektom. Zbog trošenja premaza često se na radnim površinama hvatača koristi pokretna traka slično kao kod pisaće mašine ili štampača.

5.5 Univerzalni i prilagodljivi hvatači

Univerzalni i prilagodljivi hvatači se koriste za hvatanje objekata različitih oblika i dimenzija. Pored hvatača tipa čovekolike šake sa 5 prstiju (koja se ređe koristi) u upotrebi su člankoviti hvatači koji imaju mogućnost prilagođavanja različitim oblicima i dimenzijama vrlo glomaznih i komplikovanih objekata.

18

Literatura 1. M. Popović „Senzori i merenja“ Viša elektrotehnička škola, Beograd 1994 2. V Potkonjak „Savremeni roboti, uvod u teoriju i primenu“ Naučna knjiga Beograd 1996 3. M. Vukobratović, D Stokić „Upravljanje manipulacionim robotima“ Tehnička knjiga Beograd 1996 4. On line lieteratura, elektronske knjige, slike i šeme

19

Zanimljivosti

Najčuveniji robot na svetu, humanoid ASIMO, dolazi u Beograd 24. septembra kako bi svečano otvorio naučnopopularnu manifestaciju „Dani budućnosti: Robotika“, koju organizuje Centar za promociju nauke u saradnji sa Elektrotehničkim fakultetom Univerziteta u Beogradu. Dolazak ASIMO robota već izaziva veliko interesovanje, kako među najmlađima tako i u stručnoj javnosti. Kako je ASIMO dobio ime? Često se pomisli da je nazvan po čuvenom američkom naučniku Isaku Asimovu, ali to je slučajnost. ASIMO je engleski akronim za Napredni Korak u Inovativnoj Mobilnosti (Advanced Step in Innovative MObility) . Ko je napravio ASIMO robota? ASIMO je napravljen u kompaniji Honda kao deo dugoročnog istraživačkog programa razvoja humanoidnih robota.

20

Zašto je napravljen ASIMO? ASIMO je zamišljen kao robot koji može da pomaže ljudima u svakodnevnom životu. Visina od 130 cm, na kojoj su njegove oči u nivou očiju odrasle osobe koja sedi, čini ga idealnim za pomoć po kući i pri asistiranju ljudima vezanim za krevet ili kolica.

Kako se ASIMO razvijao? 1969 – prof. Miomir Vukobratović objavio je rad o tački nula momenta, teorijskom modelu kretanja humanoida, zahvaljujući kojoj su roboti prohodali. 1986 – započinje rad na razvoju humanoidnih robota u Hondi. 1996 – konstruisan je prvi samoregulišući dvonožni humanoidni robot nazvan P2. 1997 – napravljen je prvi potpuno nezavistan humanoidni robot koji hoda. P3 je bio visok 160 cm, i težak 130 cm. 31. oktobar 2000 – stiže ASIMO koji i danas ostaje najnapredniji robot stvoren da ostaje najnapredniji robot stvoren dosad. 2005 – predstavljen je Novi ASIMO, koji donosi značajan napredak u mobilnosti robota. Prve korake u Evropi napravio je u septembru 2007. Koliko je ASIMO inteligentan? ASIMO ima niz kognitivnih sposobnosti, kao što su sposobnost da prepozna ljude, predmete, pokrete i reaguje shodno situaciji. Može da razume brojne komande i da odgovarajući odgovor. Međutim, stvaranje inteligentnog ponašanja humanoida još je daleko. Model za inteligenciju – mozak – prvo se mora bolje razumeti pre nego što se slični principi obrade mogu primeniti. Trenutno se očekuje da će to trajati 10-15 godina. Kako ASIMO hoda? ASIMO hoda na osnovu „kontrole predviđanja kretanja“, tj. predviđajući sledeći potez i prebacujući težište shodno tome. Veoma je stabilan, čak i kada se iznenada pokrene. Kombinuje memorisane obrasce za start, brzinu, usporavanje, zaustavljanje, okretanje, kako bi se kretao bez problema.

21

Da li može da koristi stepenice? Da, ASIMO je jedini humanoid na svetu koji može da ide uz i niz stepenice. Lako može da prelazi stepenice različitih veličina.

Kako ASIMO trči? Kao čovek, ASIMO robot dok trči, ne dodiruje uvek tlo sa obe noge. To je postignuto putem proaktivne kontrole njegovog držanja koje mu omogućava da trči brzinom od 6 km/h. Trčanje u kružnici (5 km/h) zahteva da se robot uravnoteži nasuprot centrifugalnoj sili, koja deluje na njega dok trči ukrug. To je postignuto pomeranjem težišta robota od njega ka centru kruga.

22