Implementarea unui robot într-un sistem de fabricație flexibil

PROBLEMATICA GENERALA A ROBOTILOR INDUSTRIALI

Robotica reprezinta un vast domeniu interdisciplinar, care cuprinde, atât din punct de vedere teoretic, cât si practic, Matematica aplicata, Stiinta calculatoarelor, Ingineria electrica, Ingineria Mecanica. Obtinerea performantei unui robot necesita utilizarea abila a întregului spectru al disciplinelor mentionate. Software-ul nu poate compenta integral erorile hardware, si invers.

Aplicatiile roboticii pot fi întâlnite în diferite domenii: industrie, servicii, aplicatii militare, spectacole, medicina. De asemenea, robotica îsi gaseste utilitatea în recunoasterea unor medii inaccesibile omului (exploararea spatiului planetar, a mediilor marine), în actiuni cu factor ridicat de risc precum în cazul accidentelor sau catastrofelor.

1.1. ROBOTUL. DEFINITIE. STRUCTURA

Un robot este un dispozitiv mecanic, capabil sa imite anumite functii umane, precum cele de manipulare a obiectelor sau de locomotie în scopul substituirii actiunii umane, pentru realizarea unor anumite sarcini. Sarcina robotului este mai mult sau mai putin autonoma, conform posibilitatilor de perceptie a mediului înconjurator. În prezent, robotul poate fi definit ca un sistem cu functionare automata, adaptabila prin reprogramare conditiilor mediului complex si variabil în care actioneaza, amplificând sau înlocuind una sau mai multe dintre functiile umane în actiunea sa asupra mediului.

Robotul modern este un sistem complex, programabil cu ajutorul calculatorului, echipat cu microprocesoare, senzori, sisteme de actionare, structuri mecanice, care are capacitate de actiune, de percepere, de decizie si de comunicare.

Manipulatoarele si robotii prezinta particularitati deosebite din punct de vedere al structurii mecanice si al sistemului de comanda. Astfel, un robot dispune de o ierarhie de niveluri de comanda.

Functie de numarul nivelurilor ierarhice, de complexitatea sistemelor de comanda, robotii apartin unei anumite generatii de roboti.

Pentru realizarea sarcinilor sale (actiuni asupra mediului, perceptie, comunicare, decizie), structura unui robot inteligent este alcatuita din mai multe subsisteme (figura 1.1).

Figura 1.1. Structura unui robot inteligent

Robotii inteligenti poseda elemente de inteligenta artificiala. Acestia pot sa-si defineasca singuri sarcinile pentru rezolvarea unor probleme particulare, considerând informatia despre mediul înconjurator (organizata în modelul mediului) si pot sa-si modifice actiunile în functie de informatiile furnizate de sistemul de perceptie. Robotii inteligenti pot fi complet autonomi, gradul lor de inteligenta fiind functie de scopul pentru care sunt construiti. Robotul inteligent se poate defini ca un sistem capabil sa execute sarcini care necesita si anumite calitati umane: adaptarea, învatarea, capacitatea de reprezentare a mediului înconjurator, predictia si planificarea, etc.

Ansamblul format din sistemul de comanda, sistemul de actionare si sistemul de perceptie constituie sistemul de conducere (figura 1.1). Sistemul mecanic reprezinta sistemul condus. Structura robotului poate fi deci împartita în structura mecanica si structura electronica. Robotul interactioneaza cu mediul înconjurator prin intermediul structurii mecanice, aceasta asigurându-i deplasarea, pozitionarea si orientarea efectorului final.

Sistemul de comanda al robotului trebuie sa asigure miscarea structurii mecanice în doua moduri: liber (traiectorii libere) sau în contact cu alte obiecte (traiectorii semilibere). În primul caz se evita, pe baza modelului mediului, coliziunea cu obiectele din spatiul de lucru si se controleaza situarea efectorului si parametrii cinematici ai miscarii acestuia pe tot parcursul evolutiei sale. În al doilea caz, trebuie studiata suplimentar interactiunea cu mediul si trebuie controlata forta de interactiune.