Modalități de programare a roboților industriali

. Definitia robotului si a robotului industrial

Robotul este un sistem cu functionarea automata, adaptabila prin programare conditiilor mediului in care actioneaza, destinat inlocuirii activitatii unuia sau mai multor operatori, sau amplificarii (prelungirii) unei functii a acestora.

Definitia cuprinde cele doua cazuri posibile: sistemele care au o functionare automata si independenta de operator – aceste sisteme formeaza robotii propriu-zisi, sau robotii autonomi, respectiv sistemele care amplifica sau prelungesc o anumita functie a operatorului (de exemplu, capacitatea acestuia de a manevra obiecte grele), situatie in care denumirea mai specifica este aceea de telemanipulator [1], [2].

Robotul industrial se incadreaza in definitia de mai sus, fiind cazul particular al unui sistem destinat sa opereze in mediul industrial, pentru a efectua o secventa de operatii intr-un proces tehnologic.

Institutul American de Robotica foloseste definitia conform careia robotul industrial este un echipament multifunctional, reprogramabil, conceput pentru a deplasa materiale, piese, unelte, sau dispozitive specializate pe traiectorii variabile si reprogramabile, in scopul realizarii unor sarcini variate.

Un robot contine un calculator care ii confera caracteristica de programabilitate, dar acesta este cuplat cu un sistem mecanic, care trebuie sa asigure si el flexibilitate in utilizarea robotului, permitand materializarea a diferite miscari, conform programului rulat pe calculatorul robotului. De aici si specificul in utilizare, in aceea ca trebuie inteles atat calculatorul (sistemul de control) care asigura atat programabilitatea cat si comanda partii mecanice, dar si sistemul mecanic al robotului, cel care implementeaza actiunile acestuia. Astfel rezulta complexitatea sporita a unui robot fata de un calculator – primul poate interactiona cu mediul inconjurator, producand schimbari in acesta, ceea ce la un calculator nu se intampla [1].

Cuplarea calculator - parte mecanica asigurand miscarea a fost considerata de la primele variante de roboti industriali. Astfel Joseph Engelberger, unul dintre intemeietorii firmei Unimation, prima companie producatoare de roboti industriali, a definit robotul industrial ca o componenta de automatizare evoluata, ce combina o parte electronica de tip calculator cu sisteme avansate de actionare mecanica, obtinandu-se un echipament independent de mare flexibilitate. Totodata el scoate in evidenta caracteristicile robotilor industriali; un robot industrial trebuie sa posede:

• o mana care poate apuca sau elibera diferite piese;

• un brat care poate misca mana dupa cele trei directii spatiale;

• mana poseda una sau mai multe articulatii determinand trei posibilitati de miscare (acestea fiind necesare pentru realizarea orientarii);

• suficienta putere a bratului pentru a putea ridica si manevra dupa necesitate obiectele de lucru;

• facilitati de programabilitate si memorie astfel incat sa poata pastra un program de lucru;

• sistem de control automat pentru realizarea programului de lucru, care sa determine performante de viteza si precizie nu mai slabe decat ale operatorului pe care il inlocuieste;

• siguranta in functionare.

2. Definitia Roboticii

Termenul de robotica a fost pentru prima data folosit de scriitorul Isaac Asimov, in anul 1942, in povestirea “Runaround”. In aceasta autorul are viziunea evolutiei domeniului tehnic al robotilor pana la robotii inteligenti, astfel ca formuleaza asa numitele principii etice ale robotilor. Este vorba de o constructie sub forma unui sistem de reguli care se pot apela recursiv, stabilind modul in care robotul va interpreta comenzile primite:

• un robot prin actiune sau inactiune nu trebuie sa aduca prejudicii unei fiinte umane;

• un robot trebuie sa respecte comenzile omului, cu exceptia celor care contravin primei legi;

• un robot trebuie sa se autoprotejeze, atata timp cat aceasta actiune nu vine in conflict cu primele doua legi.

Robotica este in prezent o ramura a stiintelor tehnice, avand ca obiect de studiu automatizarea operatiilor umanoide. In corelatie cu definitia generala data in paragraful anterior, robotica se ocupa cu studiul robotilor, prin operatii umanoide avandu-se in vedere activitatile fizice si intelectuale, realizate in general de om. Mai specific, robotica a urmarit in primul rand automatizarea operatiilor efectuate cu ajutorul bratelor, mainilor, picioarelor, implicand corelatia cu sistemul senzorial (in primul rand vederea), si procesele de rationament pentru luarea deciziilor de actiune. Odata cu raspandirea, perfectionarea robotilor si trecerea de la aplicarea lor industriala la folosirea si in alte domenii (aplicatii spatiale, medicale, casnice) s-a produs largirea gamei operatiilor umanoide studiate si automatizate de robotica [1], [3].

Daca la primii roboti industriali esentiale erau miscarile de manipulare efectuate intr-o zona relativ restransa, intr-o secventa repetitiva cu putine interactiuni senzoriale, la robotii actuali, chiar in aplicatiile industriale, apar schimburi informationale importante, pe baza carora sistemul de control al robotului decide secventa de actiuni potrivita indeplinirii unui scop fixat de utilizator.

Avand in vedere complexitatea unui robot, care cuprinde subsisteme mecanice, de control, senzoriale, de transfer de informatii, de programare, robotica a aparut si s-a dezvoltat ca o stiinta interdisciplinara.

3. Clasificarea metodelor de programare

a robotilor industriali

Robotii sunt masinarii complexe si pentru ai controla sunt necesare cunostinte si abilitati tehnice semnificante. Exista si roboti simpli, ca robotul aspirator Roomba, proiectat special pentru o singura aplicatie si a carui metoda de control reflecta aceasta simplicitate. Panoul de control al robotului permite utilizatorului sa selecteze diferite marimi ale camerei si sa porneasca procesul de aspirare printr-o singura apasare de buton.

Totusi, cei mai multi roboti nu au interfete simple si nu sunt destinati unei functii simple si unice, ca aspirarea camerelor. Cei mai multi roboti dispun de interfete complexe, de obicei implicand un limbaj de programare textuala cu cateva abstractizari de nivel inalt. Deoarece utilizatorul obisnuit nu doreste sa programeze robotul la un nivel inferior, este necesar un sistem care sa furnizeze nivelul dorit de control asupra sarcinilor robotului [5].

Robotii au devenit mult mai puternici si mai inteligenti in ultimul deceniu si se dezvolta tot mai mult in directia serviciilor. Fiind mult mai mult utilizati de oameni cu minime calitati tehnice, este necesara o usurinta in utilizare si un sistem flexibil de programare. Robotii devin din ce in ce mai puternici, avand mai multi senzori si componente mai ieftine. Ca rezultat, robotii trec din domeniul industrial controlat, in domeniul mai putin controlat al serviciilor in locuinte, spitale, locuri de munca, unde indeplinesc sarcini diferite de la livrare servicii pana la distractii [5].

O trecere in revista a sistemelor de programare robot a fost condusa in anul 1983 de Tomas Lozano-Perez. La acea vreme robotii erau intalniti doar in mediul industrial, domeniul metodelor de programare era foarte limitat, iar aceasta lucrare a examinat doar sistemele de programare a robotilor industriali.

Lozano-Perez a impartit sistemele de programare in urmatoarele categorii: programare prin invatare, programare textuala si programare cablata .