Robotica - Tesina per tecnico industriale meccanico

ROBOTICA

“ i ROBOT “

Esposizione tecnica e dettagliata sulla robotica dei giorni nostri, con riferimento alle

industrie moderne, alle loro attrezzature, ai livelli d’automazione e soprattutto alla

produzione flessibile che molto spesso utilizzano. La tesi è stata svolta con l’ausilio dei

libri di testo del triennio meccanico I.T.I e con ulteriori libri e ricerche tramite internet.

L’argomento robotica, da me trattato per il percorso disciplinare, è stato preferito tra

tanti argomenti dopo un profondo interesse acquisito durante la trattazione in classe

e, già precedentemente, avvicinato a me grazie allo stage estivo in un officina

meccanica sul territorio cremonese. Buona lettura.

INDICE: 2

PRODUZIONE FLESSIBILE……………………………………………………………………....PAG.4

I ROBOT…………………………………………………………………………………………..…...PAG.5

CLASSIFICAZIONE…………………………………………………………………………….......PAG.5

CLASSIFICAZIONE IFR……………………………………………………………………….…..PAG.6

CLASSIFICAZIONE GIAPPONESE………………………………………………………..…….PAG.6

CLASSIFICAZIONE ITALIANA……………………………………………………………….….PAG.7

GRADI DI Mobilità E DI Libertà……………………………………………………………....…PAG.8

CARATTERISTICHE DI UN ROBOT…………………………………………………………....PAG.9

PARTI DI UN ROBOT…………………………………………………...………………………...PAG.10

ATTUATORI PER ROBOT………………………………………………………......…………...PAG.11

ARTICOLAZIONI……………………………………...…………………………………………...PAG.12

BRACCI MECCANICI…………………………………………………………………..…….…...PAG.13

ROBOT SEQUIENZIALI………………………………………………………………................PAG.15

ROBOT COMANDATI CON TRAIETTORIA………………………………………................PAG.16

ROBOT ADATTATIVI………………………………………………………………….................PAG.17

ROBOT CARTESIANI…………………………………………………………………………......PAG.18

ROBOT SCARA…………………………………………………………………………………......PAG.19

ROBOT ANTROPOMORFO…………………………………………………………………...….PAG.20

ROBOT CILINDRICI……………………………………………………………………………....PAG.21

ROBOT SFERICI O POLARI…………………………………………………………………......PAG.22

ORGANI DI PRESA…………………………………………………………………………...…...PAG.23

INDUSTRIAL ROBOTS……………………………………………………………………………PAG.29

L’EVOLUZIONE DEL ROMANZO…………………………………………………………...….PAG.30

IL DECENNIO 60-70 IN EUROPA……………………………………………….……………..PAG.36

IL DIRITTO AL LAVORO…………………………………………………………………………PAG.37

BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………….PAG.39

Produzione flessibile 3

Le industrie eseguono una produzione in base ha tre tipologie diverse, che sono: la

produzione artigianale, la produzione di masse e la produzione flessibile.

La produzione artigianale si basa sull’ausilio delle macchine e attrezzature

generiche per le lavorazioni svolte interamente dagli operai. Inoltre questa tipologia

di produzione è considerata incentivante e appassionante alla manodopera per la

realizzazione di un’ampia gamma di prodotti di qualità, sebbene in tempistiche e

in quantità limitate, e per esporre il meglio delle capacità del singolo.

In contrasto con questa produzione vi è la produzione di massa. Si basa sulla

convinzione che per ridurre i costi e aumentare la produttività è necessario

sostituire il lavoro manuale con il lavoro delle macchine, ove è possibile. Si

basa su una produzione di un prodotto standard e senza varietà di prodotti. In

questo modo si avrà un prodotto di qualità inferiore del prodotto realizzato

dall’artigiano, ma le tempistiche e la quantità sono nettamente superiori.

Infine vi è la produzione flessibile che è in contrasto con la produzione di massa.

Per flessibilità s’intende la capacità di riassortire una gamma ampia di prodotti,

di modificarne il piano di produzione e la capacità di industrializzare il

prodotto. Dunque questa produzione si basa su:

Una produzione di vasta gamma di prodotti

 L’utilizzo di una tecnologia produttiva flessibile, cioè un’attrezzatura

 tecnologica in grado di svolgere più funzioni

La ricerca di nuovi mercati, prodotti, richieste, ecc.

 Una cooperazione tra imprese senza crearsi concorrenza tra di esse



Per cui oggigiorno la tecnologia di produzione manifatturiera si è orientata verso i

principi dell’automazione flessibile, cioè l’essere in grado di produrre e lavorare in

modo automatico pezzi diversi senza l’ausilio e l’intervento manuale sull’impianto.

Il sistema flessibile di un’impresa si suddivide in vari sottosistemi secondo la

funzione:

Gestione e controllo: troviamo qui i calcolatori e i PLC;

 Produzione: troviamo i macchinari automatizzati a controllo numerico;

 Ausilio alla produzione: i magazzini;

 La movimentazione e manipolazione pezzi: i robot.



Ci occuperemo in particolare dei robot, i quali sono impiegati largamente nei sistemi

flessibili anche per mansioni o lavorazioni, sostituendo il lavoro dell’uomo.

I ROBOT 4

Secondo l’ISO (International Organization for Standardization) “ il robot è un

manipolatore multifunzionale, riprogrammabile, con controllo di posizione a

più assi in grado di movimentare materiali, pezzi, utensili, mediante

operazioni programmate per una varietà di compiti”.

In questo modo possiamo definire le caratteristiche principali del robot e cioè:

Deve avere un controllo che possa esser programmato;

 Inoltre occorre un ulteriore controllo continuo ad anello chiuso per il controllo

 dei movimenti nel tempo;

Non deve svolgere funzioni generiche e semplici svolgibili dagli utensili o

 macchine tradizionali, ma deve compiere un’alta gamma di funzioni

molteplici complesse con l’aiuto di attrezzature, funzioni dove l’uomo non

riuscirebbe a svolgere o con enormi difficoltà e rischi.

Un robot è costituito da una struttura meccanica formata da un insieme di corpi rigidi

uniti tra loro da articolazioni o giunti; in esso si distingue una struttura portante, con

notevole rigidezza e che consente di raggiungere un qualsiasi punto nello spazio, e un

polso che fa in modo che il punto nello spazio sia raggiunto con qualsiasi orientamento

dell’organo terminale che esegue il compito assegnato.

Devono esserci degli attuatori, generalmente elettrici ma anche possibile con gli

oleodinamici, che azionano i giunti consentendo il movimento del robot; sono anche

presenti dei trasduttori con cui è rilevatolo stato del robot, cioè la posizione e la

velocità di ciascun giunto e, eventualmente, altri sensori che consentono al robot di

interfacciarsi con il mondo esterno. Vi è infine un sistema a microprocessore che funge

da unità di governo. CLASSIFICAZIONE

Per quanto riguarda la classificazione dei robot, troviamo varie distinzioni seconde le

funzioni, caratteristiche e movimentazioni. I sistemi più considerati per classificare i

robot sono:

IFR ( International Federation of Robotic)

 Classificazione giapponese JIRA (Japan Industrial Robots Associacion)

 SIRI-UCIMU (Società Italiana Robotica Industriale e l’Unione Costruttori Italiani

 Macchine Utensili)

Classificazione IFR

Qui la distinzione dei robot industriali è: 5

Robot a comando in sequenza: sono robot che hanno almeno tre assi e le

 operazioni di movimento dei singoli assi sono eseguite in sequenza, cioè una

dopo l’altra nel tempo e mai contemporaneamente.

Robot comandato con traiettoria: sono robot aventi un minimo di tre gradi

 di libertà GDL e che possono compiere operazioni di movimento

contemporaneamente.

Robot adattativo: sono robot con un minimo di tre GDL e che presentano un

 sensore in essi che gli permetta di modificare il programma in caso di necessità

(ostacoli o imprevisti).

Robot telecomandato: sono quei robot comandati a distanza, ad esempio

 mediante onde radio, attraverso un programma di un calcolatore. In Italia non

sono in produzione.

Classificazione GIAPPONESE JIRA

Nella classificazione Giapponese si usa il termine robot per indicare sia i manipolatori

riprogrammabili sia quelli non riprogrammabili, controllati tramite sistema a logica

cablata, e inoltre non necessitano di un controllo continuo chiuso di movimento ma

utilizzano anche uno di tipo discontinuo, come l’utilizzo di sensori (finecorsa). Qui la

classificazione si divide in cinque classi:

Manipolatore: è guidato da un operatore che mediante apposita pulsantiera

 guida tutti i movimenti del robot

Sequenziale: è un manipolatore che esegue una sequenza fissa, modificabile,

 con controllo discontinuo controllato da sensori di tipo on/off e finecorsa

Apprendista: è un manipolatore che tiene in memoria una o più sequenze

 fissate dall’operatore, il controllo è sempre mediante finecorsa o sensori on/off

A controllo numerico: è un robot controllato tramite linguaggio a controllo

 numerico, impiegato usualmente nelle macchine utensili, ha la possibilità di un

controllo a più assi, coordinate tra loro.

Intelligenti: sono robot dotati di sensori che consentono un interfacciamento

 con il mondo esterno e che, in base alle informazioni raccolte, possono

modificare le funzioni assegnate al robot per adattarle alle nuove situazioni. È

un robot complesso perché è controllato da grandi calcolatori coordinati tra loro.

Classificazione SIRI – UCIMU

In Italia è stato adottata una classificazione dei robot in maniera funzionale, simile

all’IFR cioè basata sulle relative applicazioni:

Manipolazione per fusione e pressofusione

 6

Manipolazione per stampaggio plastica

 Manipolazione per trattamento termico

 Manipolazione per stampaggio e forgiatura

 Saldatura ad arco, a punti, ecc..

 Distribuzione di sostanze (verniciatura, Ecc.)

 Manipolazioni per lavorazioni meccaniche

 Taglio

 Assiemaggio

 Manipolazione per pallettizzazione (bancali) e imballo

 Misura e ispezione e prova

 Manipolazione di materiali

 Addestramento, istruzione e ricerca

 Altri

 Gradi di mobilità e di libertà di un robot

Un qualsiasi punto nello spazio possiede tre gradi di libertà. Ciò vuol dire che

sono sufficienti tre movimenti (tre gradi di mobilità), scelti ed individuati

mediante una terna di assi cartesiani, per raggiungere un punto qualsiasi. Dunque

si potrebbe realizzare un robot con solo tre assi e ciò permetterebbe ad esso di

raggiungere qualsiasi punto nello spazio del campo di lavoro del robot. Tuttavia con

soli tre movimenti, un punto sarebbe raggiunto sempre con il robot orientato nello

stesso modo. Per dare la possibilità al robot di raggiungere il punto con un

orientamento qualsiasi, aggiungiamo alle tre assi principali, detti assi del corpo, altri

assi, detti assi del polso, affinché si aumenti il grado di mobilità del sistema. Si

possono aggiungere un qualsiasi numero di assi in più, tantoché il grado di mobilità,

cioè il numero di movimenti che i

giunti compiono, potrà essere

superiore al grado di libertà del

sistema: in questo caso si parla di

sistemi ridondanti.

All’aumentare del numero degli

assi, e quindi del grado di mobilità

del sistema, si ha un aumento del