Primeri I Primena Robota

Семинарски рад Предмет : Роботи

Примери и примена робота

Април 2019

Ученик : Марија Вујичић Предметни професор : Рада Мацура

Садржај:

Увод ......................................................................................................................................................... 1 Примери и примена робота .................................................................................................................. 3 Примена робота: Операција преношења и палетирања.................................................................... 6 Операција преношења: ..................................................................................................................... 6 Операција палетирања: ..................................................................................................................... 7 Примена робота: Заваривање и сечење ............................................................................................ 10 Роботи за заваривање...................................................................................................................... 10 Роботи за сечење ............................................................................................................................. 12 Примена робота: Фарбање, заптивање, лепљење ........................................................................... 14 Фарбање............................................................................................................................................ 14 Заптивање и лепљење ..................................................................................................................... 15 Пример из техничке праксе Durr robots............................................................................................. 16 Литература ............................................................................................................................................ 17

Увод Под појмом робот подразумевамо електро-механичку јединицу која је у стању да аутономно, по неком програму, или под контролом човека изводи оређене задатке. Да бисмо одвојили овако дефинисану електромеханичку јединицу од обичне машине морамо ову почетну дефиницију допунити са пар особина, а то су: способност кретања по околини у којој обавља своју функцију, оперативност механичком руком, способност опажања средине у којој се налази и манипулација у тој средини, интелигентно понашање у углавном у смислу опонашања зивотиња и људи. Потреба за оваквим машинама се испољила изузетно рано у људској историји у смилу потребе за вестачким помоцницма у разним опасним и захтевним ситуацијама. У потпуности аутономне машине су се појавиле тек средином 20-ог века. Захтев за обављањем разних послова ефикасније, јефтиније и са много вечом поузданошћу довели су до тога да се роботи највише експлоатишу и развију у области индустрије. Употреба робота у оваквој средини(индустријској) је углавном у областима: производње, склапању, паковању, транспортовању, истраживању свемира и земље, областима медицине, лабораторијском истраживању, и масовној производњи потрошачких и индустријских производа… Пошто нигде не можемо наћи тачну и јасно утврђену дефиницију робота, типични робот мора поседовати неколико од следећих својстава: • Вештачки је направљен • Спосбан је да опажава околину, манипулише и комуницира са стварима у његовој непосредној околини • Има способност доношења одлука помоћу аутоматске контроле или препрограмиране секвенце корака која се уноси на основу прикупљених информација о средини у којој се налази • Програмабилан је • Креће се помоћу једне или више оса ротације или транслације • Прави координиране покрете

1

• Креће се без људске помоћ и • Има намену и сврху

Слика 1.0 Роботи

2

Примери и примена робота Када споменемо реч робот, обично нам на памет падају човеколики роботи из филмова, трансформерси или можда роботи који раде у фабрикама. Човеколики роботи се зову „андроиди”, а данас је један од најпознатијих Софија компаније Hanson Robotics са којом можете разговарати јер има уграђену вештачку интелигенцију.

Слика 1.1 Робот Софија

Роботи који раде у фабрикама се зову индустријски роботи, а примене могу да варирају од робота за паковање пакета у магацинима, робота који склапају аутомобиле до нпр. робота који помажу људима да угасе пожар. Постоје и трансформерс роботи налик на филмове којима управља човек смештен у самом телу робота који омогућавају људима подизање и пренос тешког терета. Неке компаније, као што је Boston Dinamics праве роботе који могу да опонашају животиње и који се користе за ношење опреме и истраживање терена. Они су успешно направили робота налик на пуму која трчи по неравном терену, може самостално да балансира своје покрете, укључујући и да се сам подигне ако падне, што је велико постигнуће у роботици јер тако нешто није било могуће до пре само пар година.

3

Слика 1.2 Робот компаније Boston Dinamics

Дронови, летећи роботи, су још једни у серији робота који помажу људима. Домаћа компанија АргоДроне развија систем за испомоћ у пољопривреди. Дронови снимају земљиште и дају податке где се налази најбоља земља за узгој одређених врста биљака са циљем добијања што већег приноса рода

Слика 1.3 Дрон

4

Из ових примера видимо да заиста постоји много врста и примена робота. Оно што је заједничко свим роботима, и због чега их називамо тако, јесте да су то електро-механички склопови који су аутономни, односно програмирани да самостално изврше одређене радње. Неки роботи имају и уграђену вештачку интелигенцију те могу сами да доносе неке одлуке. Роботи чија нас примена највише интересује су индустријски роботи. Под индустријским роботом сматра се аутоматски контролисан, репрогамабилан, вишенаменски манипулатор у три или више оса. Области употребе индустријских робота су: заваривање, фарбање, Pick & Place, паковање и палетирање, контрола квалитета производа, тестирање... Све ове послове карактерише потреба за високом прецизношћу, издржљивошћу и брзином. Индустријски роботи су доступни у великом опсегу величина, облика, и конфигурација. Пројектују се и производе са потребом да задовоље разлићите захтеве у производњи који се могу огледати у виду потребе за обављањем одређеног посла, затим рад у тешким или специфичним временских и производним условима,итд.

5

Примена робота: Операција преношења и палетирања

Операција преношења:

У слабо аутоматизованим производним погонима пренос материјала углавном су обављали радници. Они су радне предмете преносили појединачно, ако су крупнији, или спаковане у различите врсте корпи и контејнера, уколико су делови били мањи. Дакле, кључна је била људска радна снага уз коришћење помагала као што су колица и сл. Коришћење људске радне снаге свакако није одговарало каснијим захтевима за све већом брзином рада, смањивањем трошкова, уједначеним ритмом дотока материјала за обраду итд. Стога се аутоматизације и пренос материјала. У питању су обично различите врсте покретних трака и по потреби простији манипулациони аутомати.Развојем аутоматизације у овом смеру дошло се до потпуно аутоматизованих производних линија код којих је човек само вршио наџор. На аутоматски начин је био решен не само транспорт између радних места већ и улаз и излаз материјала у ћелије где се, такође аутоматски, обављао одређени радни процес. Овакве линије које су често представљале јединствену целину, готово као јединствена машина, омогућавале су велику брзину производње, а тиме и велике производне серије. У пословима преноса материјала роботи су, заправо, заменили просте манипулационе аутомате . За овакве задатке преношења предмета са једног места на друго често се користи енглески термин пик-енд-плејс (pick and place) операције.

6

Слика 2.1 Робот Pick and place

Операција палетирања:

Роботски системи за палетирање једни су од најзаступљенијих примера примене индустријских робота у многим индустријама, а првенствено у прехрамбеној индустрији. Поред индустрије за производњу и прераду хране, палетизација се може користи и за потребе доставе. Роботска палетизација пружа много већу флексибилност и брзо прилагођавање линија за паковање у случају имплементације нових производа и има могућност опслуживања више линија за паковање истовремено. Палетирање индустријским роботима се односи на утовар или истовар делова, из кутија или са транспортне линије, на или из палете. Готово све компаније које се баве производњом робота имају специјализоване роботе који се користе у апликацијама палетирања, ти роботи се називају још и робот палетизери, постоји велики број ових робота, а битне карактеристике су има радни опсег и носивост тј. капацитет. Роботи који се користе код апликације палетирања имају само 4 осе, и због тога су му додате механичке полуге које самом роботу дају мало другачији изглед. Ове полуге обезбеђују да положај прирубнице на коју се качи алат буде увек паралелан са тлом. Код робота који има већу ностивост додају се и компезатори ради растерећења електромотора.

7

Софтвери, готово свих компанија, за програмирање индустријских робота, садрже специјализоване пакете, у овом случају за апликацију палетирања, а ти пакети омогућују уштеду времена програмирања и до 80%.

Слика 2.2 Робот за палетирање џакова

Ови роботи су модификовани роботи за руковање производима специјализованим за слагање производа у тзв.палете. Такође постоје и специјализовани софтвери за палетирање развијени али они нису неопходни. Принцип је једноставан: робот узима производ или групу производа са једне или више позиција и слаже их по одређеном редоследу. Углавном се слаже на палету или на гомилу,као например џакове цемента, тако да се омогући стабилна позиција џакова. Другим речима слагање тако да је оно безбедно по особље а и сам производ. Такође при овом поступку робот броји производе који су већ сложени и прелази на следеће производе. Функција бројања је једна од првих логичких функција које су примењене у роботским контролерима и уједно је можда и најкоришћенија. При палетирању робот ће обично покупити производ, било са транспортера било са покретне траке користећи метод праћења или ће покупити производ са фиксне тачке што захтева додатну прецизност у позиционирању производа.

8

Слика 2.3 Линија за транспорт кутија до робота за палетирање

Затим при узимању предмета преносиће га на палету или неку другу локацију док процтор за паковање не буде попуњен.Затим се та попуњена палета помера помоћу новог траснпортера на неку локацију а робот наставља палетирање на ту локацију или у одсуству транспортера налази нову локацију на којој наставља својп осао. Роботи специјализовани за овај посао не морају да имају 6 степени слободе већ је 4-5 сасвим довољно, што доприноси једноставности дизајна али и цени самог робота. Примери су палетирање: кромпира, парадајза, замрзнутерибе, цеви, намештаја, па чак и живих црва.

Слика2.4 Робот за палетирање кутија

9

Након палетирања палета иде на осигурање стреч фолијом. Машина која обавља овај посао назива се стреч палетизер.

Слика2.5 Стреч палетизер

Примена робота: Заваривање и сечење Роботи за заваривање Само заваривање се може поделити на два типа: шавно заваривање (МИГ,ТИГ,лучно и ласерско), и тачкасто заваривање. Оба типа су роботизована дуги низ година и интерфејс између робота и заваривачких јединица је уистину еволуирао. Роботи за заваривање могу бити уско специјализовани. Постоје роботи који механичком руком праве силу потребну за вар, тзв. “поке њелдинг” роботи. Ласерски СО2 роботи користе специјалан систем огледала за пренос ласера до краја руке. МИГ, YАГ, ТИГ, АРЦ и роботи за обично тачкасто заваривање су такође широко доступни. Шавно заваривање захтева роботе са способношћу ефикасног праћења путање и велике прецизности.МИГ и ТИГ системи су углавном постављени на роботе малог сопственог оптерећења 5-10 кг са дометом од око 1,8 м иако је могуће користити веће роботе као нпр. Роботе са дометом од 2,4м.Роботи такође могу имати такозване ткачке функције

10

са циљем давања одличних резултата при варењу, а у неким ситуацијама и бољи резултата него у случају да завариваје обавља човек. Такође могу контролисати параметер од значаја за см процесс,као што су : снага,снабдевање електродом, проток гаса,итд.Коришћењем сервисних станица који комбинују разне чистаче пламена, “буллсезе” систем или уређаја за центрирање може се постићи 24 часовна продукција без потребе за људском интервенцијом. Са становишта безбедности у смислу опасности од испарења и варничења опасног по вид при лучном заваривању изабир робота је логично и опште корисно решење.Лучно заваривање има обично постављене завесе око радног простора са циљем спречавања било кога да се приближи превише,али и да повећа производњу.

Слика 3.1 Робот за заваривање

На слици су 4 робота опремљена са ESAB MIG опремом за заваривање. На врховима руку у црним кутијама се налазе жице.У овом случају роботи варе шасију аутомобила. Роботи ће бити међусобно повезани са циљем да се спречи евентуални судар и настанак хаварије. Наранџасти правоигаоник служи као “bullseye” и служи за калибрацију робота. Роботи за тачкасто заваривање углавном носе на себи пиштољ за тачкасто заваривање и напајање на крају руке. С обзиром да ои роботи носе терет од око 100кг није ни чудно то што је овај задатак од самог појављивања био поверен роботима.Један од најпознатијих дизајнера робота Кука је био у почетку оличан мајстор за заваривање.Коришћење тачкастих заваривача рукама је скоро немогуће због тешкоће управљањем тако тешког алата изузетно прецизно што је од старта био

11

захтев. С друге стране роботи ће са изузетном окретљивошћу и брзином управљати овим алатима. Ј-пиштољи, Г-пиштољи као и неки изузетно велики пиштољи (scissor guns) се обично монтирају на роботе. Робот такође захтева постојање издржљивог разбоја да би поднео послове заваричачког алата тако да је робот дизајниран тако да поднесе додатни терет да би обавио посао.Тајмер за заваривање је блиско повезан тако да дозвољава роботу да понови заваривање неке тачке уколико се опази да процесс није успесно обављен на одређеној позицији.

Слика 3.2 Робот за тачкасто заваривање

Na slici se nalazi teški tačkasti zavarivač koji nosi tzv “scissor gun” koji može izuzetno lako da dosegne bilo koji položaj na šasiji automobile.

Роботи за сечење Индустријски роботи су савршени алати за многе послове сечења. Ласерски, плазма, и са воденим хлађењем секачи су углавном заступљени и овој области. С обзиром на саму природу посла која је опасна ове технологије су изабране као погодне за примену. Алат за сечење је углавном постављен као завршни уређај коме се предмет за обраду приноси помоћу траснпортера, покретне траке или додатног манипулатора. Друга опција је да робот држи део за обраду и помера га

12

док је алат за обраду фиксиран. Робот може садржати неколико стотина шема за сечење које се могу активирати изузетно лако помоћу активирања контролера. Изузетна прецизност и могућности праћења путање дају прецизне резултате у току времена, у три димензије и са много већом фелксибилношћу него било која машина за сечење.Способност робота да комуницира са алатима је овде свакако изражена, и то је омогућено помоћу разних I/О или бус комуникација које дозвољавају нпр. контролу снаге самог секача или контролу и промену брзине уколико је то потребно. Типични роботи за сечење имају корисно оптерећење између 7 и 40 килограма, или више уколико се обрадак помера од стране робота. Роботи се могу монтирати изнад радног постоља или на тзв. Гантрy постоље уколико је потребно повећати ефективну вредност радне површине.

Слика 3.3 Робот за сечење

Брзина, прецизност и контролабилност су главне карактеристике овог типа робота.

13

Примена робота: Фарбање, заптивање, лепљење Фарбање Фарбање је један од првих процеса за које је искоришћен робот. Испарења и сама природа раствора који се користе у процесу фарбања, довела је до захтева д асе минимизиа контакт човека са оваквом средином ид а се роботу да предност у обављању овог посла. Роботи за фарбање који су развијени су отпорни на услове у којима се фарба, али такође данас нису опасни по средину у којој раде, при раду у условима запаљивих испарења. Постоје две врсте робота за фарбање: отпрони на експлозије и неотпрони. Ови отпорни се инсталирају тако да се запечати читава јединица тако да је рука погоњена ваздушним притиском да би се онемогућила могућа запаљења услед испаравања из раствора за фарбање. Такође да би се мотрио притисак у тим радним условима, користе се сензори за притисак. Роботи неотпорни на експлозију немају систем притисака. Роботи за фарбање углавном имају веома танке “руке” с обзриром да не морају да носе велику тежину, јер се од њих захтева способност приступа свим позицијама. Такође су спосбни да праве веома течне покрете, чиме на неки начин опонашају сликара.Ови роботи углавном имају контролер који је специјално пројектован за тај посао. Не само због самог процеса фарбања и његових специфичних захтева, већ и због амог кретања које је мало другачије од кретања стандардних робота. Неки роботи за фарбање су програмирани тако да руку померају директно, ручно, без употребе дугмади или џојстика. На овај начин робот се изузетно лако може научити неким органиским покретима које би иначе било тешко постићи.

Слика 4.1 Робот за фарбање

14

Заптивање и лепљење

Са станивништа инсталације сам процес заптивања је сличан лучном заваривању. Најважнија спсобност робота је праћење путање са великом прецизносћу и контролом брзине. Аутоматско затварање је у прошлости било изузетно тешко због тога што сам процесс на једној брзини може одлично радити док на другој, услед убрзања може доћи до нежељених ефеката.Углавном су заступљени у авио индустрији,као и у аутомобилској индсутрији користећи РТВ метод за затварање прозора,и спречавање уласка воде. Постоје два основна подешавања. Или је алат за затварање фиксан а робот помера предмет над којим се обавља дати процес или је предмет фиксиран а робот са алатком за херметичко или неки други вид затварања обавља посао. Постоји неколико врста специјализованих робота за обављање ових послова. Ово се односи на то да с обзиром да је мали споствени терет није потребно користити стандардне роботе на које с монтира алат као и због потребе да буду изузетно агилни.

Слика 4.2 „Робот мајмун“

15

Пример из техничке праксе Durr robots

Компанија Durr производи индустријске роботе најсавременије технологије један од најновијих модела је робот EcoRP E043i Robot EcoRP E043i је савремени робот за фарбање и заптивање, модерног је дизајна са кинематичким системом са 6 оса управљања и додатном ротирајућом осом, што чини укупно 7 оса.

Слика 5.1 Durr робот

16

Литература

1. Др Миливоје Л Ћућиловић „Индустријски маниполатори“ ,техничка књига НОВА, Београд 2. Потковњак В „Роботика и аутоматизација“ 3. Richard E. Shell & Ernest L. Hall, “Industrial Automation Handbook” 4. http://www.robotsltd.co.uk/robot-applications.htm 5. https://www.durr.com

17