10 wprowadzenie do robotyki-nowy, Naukowe, Automatyka i robotyka
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Historia robotyki
1947
1947
– pierwszy teleoperator sterowany elektrycznie;
1948
1948
– teleoperator wykorzystujący sprzężenie zwrotne od
siły;
1949
– prace nad maszynami sterowanymi numerycznie;
1954
1954
– George Devol projektuje pierwszego
programowalnego robota;
1956
– Joseph Engelberger, student fizyki na Columbia
University, kupuje prawa od G. Devola i zakłada
Unimation Company;
1961
– pierwszy robot Unimate zostaje zainstalowany w
fabryce General Motors w Trentou, New Jersey;
opracowanie pierwszego robota ze sprzężeniem
zwrotnym od siły;
Agata Nawrocka
Katedra Automatyzacji Proces
Katedra Automatyzacji Procesów
Akademia G
Akademia Gó
rniczo
rniczo-
Hutnicza
Hutnicza
1963
– pierwszy system wizyjny na uzytek robota;
1971
1
1971
– opracowanie w Stanford University robota Stanford Arm;
2
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Historia robotyki c.d.
Definicje robotyki
1973
– opracowanie pierwszego języka programowania
robotów (WAVE) – Stanford;
Początkowo najbardziej powszechnie akceptowana
definicja robotyki była zaproponowana w Stanach
Zjednoczonych przez RIA (Robotic Industries Association):
1974
– opracowanie sterowanego komputerowo robota T3
przez Cincinnati Milacron;
1975
– pierwsze zyski finansowe osiągnięte przez Unimation
Inc.;
Robot
jest przeprogramowywanym, wielofunkcyjnym
manipulatorem (lub urządzeniem) zaprojektowanym do
przenoszenia materiałów, części, narzędzi, lub
wyspecjalizowanych urządzeń za pomocą zmiennych,
programowanych ruchów do wykonywania wielu zadań
.
1976
– opracowanie systemu RCC do montażu w procesie
produkcyjnym w Draper Labs, Boston; zastosowanie
przez NASA ramienia robotycznego w kosmosie;
1978
– opracowanie przez Unimation robota PUMA;
1979
1979
– opracowanie w Japonii robota SCARA;
1981
1981
– pierwszy robot o napędzie bezpośrednim – Carnegie-
Mellon University.
lata 80
lata 80-
te
te
roboty domowe (Roomba), zabawki (Aibo)
3
4
Historia robotyki
1949
1956
1961
Agata Nawrocka
1963
1973
1974
1975
1976
1978
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Definicje robotyki
Definicje robotyki
Około 1942 roku amerykański pisarz Isaac Asimov w
opowiadaniu „Zabawa w berka” wprowadził trzy prawa
robotyki, które jego zdaniem musiały być przestrzegane
przez roboty:
9
prawo pierwsze
: Robot nie może skrzywdzić człowieka,
ani przez zaniechanie działania dopuścić, aby człowiek
doznał krzywdy.
Słownik wyrazów obcych [PWN, Warszawa 2003]:
roboty
– maszyna lub urządzenie techniczne imitujące
działanie (czasem nawet wygląd) człowieka, odznaczające się
określonym stopniem automatyzacji […].
robotyka
– nauka zajmująca się projektowaniem i
zastosowaniem robotów, ich mechaniką i sterowaniem,
9
prawo drugie
: Robot musi być posłuszny rozkazom
człowieka, chyba że stoją one w sprzeczności z pierwszym
prawem.
robotyka
– (ang. robotics) interdyscyplinarna dziedzina
wiedzy działająca na styku mechaniki, automatyki, elektroniki,
sensoryki, cybernetyki oraz informatyki. Domeną robotyki są
równie rozważania nad sztuczna inteligencja - w niektórych
środowiskach robotyka jest wręcz z nią utożsamiana.
9
prawo trzecie
: Robot musi chronić sam siebie, jeśli tylko
nie stoi to w sprzeczności z pierwszym lub drugim prawem.
5
6
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
robotyczny
to pojęcie związane z robotyką. Opisuje
"mechaniczne ramię", stosowane głównie w fabrykach samochodów,
automatycznych liniach produkcyjnych, fabrykach w których istnieje
zagrożenie dla zdrowia ludzi, itp. Inaczej mówiąc, jest to część robota
pełniąca funkcję ludzkich kończyn górnych. Dla łatwiejszego opisu takiego
ramienia wprowadzone zostały pojęcia: człon automatyki, współrzędne
lokalne, współrzędne globalne, kinematyka manipulatora, stopnie swobody
oraz notacja Denavita-Hartenberga. Pozwalają one w sformalizowany
sposób opisać budowę manipulatora oraz zależności występujące
pomiędzy kolejnymi elementami składowymi.
Chwytak
to w robotyce oprzyrządowanie manipulatorów,
robotów, dające możliwość chwycenia i transportu
przedmiotów w zautomatyzowanych czynnościach
precyzyjnych. Chwytak może być wyposażony w narzędzie
(np. lutownica, spawarka), umożliwiające realizację
określonych czynności.
Zadania chwytaka:
- uchwycenie manipulowanego przedmiotu z zapewnieniem
mu właściwej orientacji
- utrzymanie przedmiotu pomimo działających sił
zewnętrznych i przyspieszeń transportowych
- pozostawienie przedmiotu we właściwej orientacji w
miejscu przeznaczenia
Manipulatorem
nazywamy układ
N
ramion połączonych ze sobą
przegubami, zakończony efektorem (chwytakiem). Pojedyncze ogniwo
manipulatora zbudowane jest z przegubu oraz następującego po nim
ramienia, gdzie przegub zapewnia możliwość ruchu. Każdy przegub
opisywany jest za pomocą współrzędnej wewnętrznej (nastawy)
q
i przy
czym
i
= 1, 2, ...,
N
.
7
8
Manipulator
robotyczny
Manipulator
Chwytak
Manipulatorem
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Podzia
ł
ł
chwytak
chwytakó
w:
w:
Robot
Ze względu na ilość szczęk:
- dwuszczękowe o szczękach równoległych, kątowych
(rozwarcie do 40°) lub promieniowych (rozwarcie do 180°)
- trójszczękowe
ad
zasilania
ad
sterowania
Uk
ł
ł
ad
Uk
ł
ł
ad
ad
zasilania
sterowania
napę
dowy
dowy
Ze względu na napęd:
- mechaniczne
- pneumatyczne
Schemat ogó
lny robota
lny robota
zakłócenie
Wielkość
wyjściowa
dzenie
steruj
sterownie
ad
(ROBOT)
Uk
ł
ł
ad
Ze względu na zasadę działania:
- kształtowe
-siłowe
-siłowo-kształtowe
sterują
ce
ce
(ROBOT)
9
Schemat ogó
lny uk
lny uk
ł
ł
adu sterowania
adu sterowania
10
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Klasyfikacja robotów
Klasyfikacja robotów
Roboty można podzielić na klasy ze względu na:
A. rodzaj zasilania:
9
elektryczne,
9
pneumatyczne,
9
hydrauliczne;
A.
rodzaj zasilania:
B.
mobilność:
C.
posiadanie nadmiarowości ruchowej:
D.
rodzaj zastosowanych przegubów:
E.
sztywność przegubów i ramion:
F.
przynależność do generacji robotów:
G.
poziom inteligencji (JRA):
H.
poziom języka programowania:
B. mobilność:
9
stacjonarne,
9
mobilne;
C. posiadanie nadmiarowości ruchowej:
9
nieredundantne,
9
redundantne;
11
12
Podzia
Robot
Uk
Uk
ł
ł
ad
Uk
Uk
nap
Schemat og
Urz
Urzą
dzenie
Uk
Schemat og
Klasyfikacja robot
Klasyfikacja robot
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Klasyfikacja robotów
D. rodzaj zastosowanych przegubów:
9
rotacyjne,
9
translacyjne,
9
mieszane;
Klasyfikacja robotów
G. poziom inteligencji (JRA):
9
urządzenia sterowane ręcznie,
9
roboty o stałej sekwencji ruchów,
9
roboty o zmiennej sekwencji ruchów,
9
roboty odtwarzające,
9
roboty sterowane numerycznie,
9
roboty inteligentne;
E. sztywność przegubów i ramion:
9
sztywne,
9
elastyczne;
F. przynależność do generacji robotów:
9
I generacji – roboty odtwarzające,
9
II generacji – roboty wyposażone w system sensoryczny,
9
III generacji – roboty wyposażone w system wizyjny,
9
IV generacji – roboty o sterowaniu adaptacyjnym,
9
V generacji – roboty inteligentne;
H. poziom języka programowania:
9
systemy uczone przez prowadzenie,
9
systemy programowane na poziomie robota,
9
systemy programowane na poziomie zadania;
13
14
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Definicje robotyki
Klasyfikacja robotów
ROBOTYKA
- jest to dziedzina nauki i techniki, zajmująca się
wszystkimi problemami dotyczącymi mechaniki, sterowania
ruchem, sensoryki, inteligencji maszynowej, projektowania,
zastosowań, eksploatacji manipulatorów, robotów i maszyn
kroczących.
W robotyce mona wyróżnić :
9
robotyka teoretyczna
Istnieje ogólna klasyfikacja robotów, podobnie jak i
komputerów, ze względu na ich generacje :
9
roboty programowalne
– wykonują zawsze jeden i ten
sam program wiele razy,
robotyka teoretyczna
– jest to teoria robotów i
manipulatorów,
9
robotyka przemys
9
roboty adaptacyjne
– wyposażone są w czujniki,
informujące czy określony detal znajduje się na miejscu – w
razie gdy detalu brakuje robot może sam go poszukać,
owa
–są to zastosowania robotów i
manipulatorów w równych dziedzinach życia
9
robotyka medyczna i rehabilitacyjna
9
roboty inteligentne
– nie programuje się im faz
wykonania zadania, tylko zadaje się określoną czynność
(zdolne do samoprogramowania ).
robotyka medyczna i rehabilitacyjna
9
robotyka og
lna
–są to metody, aspekty ekonomiczne,
socjalne zastosowania robotów.
15
16
Klasyfikacja robot
Klasyfikacja robot
Klasyfikacja robot
ROBOTYKA
robotyka przemys
ł
ł
owa
robotyka ogó
lna
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
ce manipulatory i roboty
9
Liczba stopni swobody
9
Ruchliwość
9
Manewrowość
Liczba stopni swobody
r -
liczba stopni swobody łańcucha
kinematycznego mechanizmu z unieruchomionym członem -
podstawą.
ść
r
( )
∑
=
n
Liczba stopni swobody –
liczba zmiennych położenia,
jaką należy podać w celu jednoznacznego określenia
układu w przestrzeni.
r
=
w
−
6
=
6
n
−
1
−
ip
i
i
1
m -
liczba stopni swobody łańcucha
kinematycznego mechanizmu z unieruchomionymi:
podstawą i ostatnim w łańcuchu członem kinematycznym.
ść
m
5
∑
=
w
=
6
n
−
ip
i
i
1
Gdzie:
w
–
liczba stopni swobody,
liczba stopni swobody,
n
–
liczba cz
( )
∑
=
5
m
=
r
−
6
=
6
n
−
2
−
ip
liczba cz
ł
ł
on
onó
w ruchomych,
w ruchomych,
i
p
i
–
liczba po
łą
cze
czeń
par kinematycznych o i
par kinematycznych o i-
tej klasie
tej klasie
i
1
17
18
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Automatyka i Robotyka
Wykład nr 12
Klasyfikacja robotów
Roboty przemys
ł
ł
owe
owe
9
Roboty przemysłowe
9
Roboty militarne
9
Roboty medyczne
9
Roboty mobilne
9
Nano roboty
9
Roboty do rozrywki
Najczęściej maja one postać mechanicznego
ramienia o pewnej liczbie stopni swobody.
Taki robot o wielkości człowieka jest w stanie
manipulować z ogromną szybkością i
precyzją przedmiotami o wadze do kilkuset
kilogramów. Zwykle są one programowane
do wykonywania wciąż tych samych,
powtarzających się czynności, które mogą
wykonywać bezbłędnie przez cała dobę. W
fabrykach pracuje 90% produkowanych
robotów, połowa z tego używana jest przy
produkcji samochodów.
19
20
Parametry opisuj
Parametry opisują
ce manipulatory i roboty
Ruchliwo
Ruchliwo
ść
Manewrowo
Manewrowo
ść
Gdzie:
liczba po
łą
Klasyfikacja robot
Roboty przemys
[ Pobierz całość w formacie PDF ]