Problemă cinematică inversă la roboții industriali

1. ROBOTI INDUSTRIALI - INTRODUCERE

Robotica este un domeniu al ştiinţei şi tehnicii relativ nou, cu o rapidă dezvoltare, legat de realizarea şi folosirea roboţilor şi a sistemelor tehnice. Robotica a apărut ca ramură ştiinţifică de sine stătătoare pe baza mecanicii şi ciberneticii, actualmente a mecatronicii. În acelaşi timp, dezvoltarea roboticii a ridicat probleme ştiinţifice noi într-un şir de ştiinţe conexe, conducând la progresul acestora.

Robotul, ca obiect de bază în această ştiinţă, poate fi definit ca un automat universal pentru reproducerea unor funcţii de mişcare şi intelectuale ale omului.

Există o serie de categorii de roboţi ce dezvoltă unul sau altul din domeniile şi subdomeniile funcţiilor de mai sus. Dintre aceşti roboţi se desprinde o clasă importantă şi anume aceea a roboţilor de manipulare, din care clasă fac parte şi roboţii industriali.

Scopul practic al introducerii roboţilor este acela al încărcării lor cu acele tipuri de acţiuni care pentru om sunt dificile, prezintă sarcini gravitaţionale mari, sunt monotone, periculoase pentru sănătate şi viaţă. Adică, in primul rând, la operaţiile de producţie auxiliare: incărcarea şi descărcarea maşinilor unelte şi a automatelor şi la operaţii de prelucrare propriu-zisă cu roboţi industriali: sudură, vopsire, debitare, montaj, etc.Utilizarea cuprinde şi domeniul condiţiilor de lucru aşa zis extremale: sub apă, in cosmos, in medii radioactive sau otrăvitoare.

Roboţii care sunt concepuţi pentru indeplinirea funcţiilor de manipulare şi de comandă in cadrul proceselor productive se numesc Roboţi Industriali.

Necesitatea măririi productivităţii şi a calităţii a condus la o dezvoltare rapidă, in ultimele trei decenii a roboticii şi a producţiei de roboţi industriali. Cu ajutorul roboţilor industriali se pot rezolva problemele mecanizării complexe şi a automatizării producţiei de masă: in construcţia de maşini, electrotehnică, electronică, mecatronică, etc.

Faţă de mijloacele clasice de automatizare, introducerea roboţilor industriali conduce la universalitate, posibilitatea adaptării (reglării) lor rapide la noile cerinţe, cu productivitate maximă şi cheltuieli minime.

In fig.1.a este reprezentat un robot industrial. Acţiunea unui robot industrial se aplică asupra obiectului de lucru (OL). Acesta poate fi o piesă, un semifabricat sau o sculă (cap de sudare, de vopsire, etc).

Elementul final cu care se termină robotul industrial şi care permite să-şi îndeplinească funcţia sa, în cadrul procesului industrial se poate denumi terminal.

Terminalul poate fi materializat prin dispozitiv de prehensiune (DP). În cazul când obiectul de lucru este fixat (strâns), dispozitive de apucare pe alte principii (cu vid, magnetice) sau diferite dispozitive active.

În procesul tehnologic (capete de sudură, capete de vopsire, de sablare, capete de palpare de la roboţi industriali de control, etc.). Acest robot are şase elemente mobile: 1,2,...,6, care-i vor conferi 6 grade de libertate (1,2,...,6), fiind posibilă deplasarea şi orientarea obiectului de lucru În spaţiu. Aşa cum se va menţiona sunt roboţi industriali cu mai puţine grade de libertate şi cu mobilitatea asigurată şi prin translaţii.

În fig.1.b sunt redate principalele blocuri funcţionale ale robotului, fluxurile energetice (de putere) şi fluxurile informaţionale.