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CLASSIFICAZIONE DEI ROBOT INDUSTRIALI

autonomia

per grado di

¾ →

teleoperatore

ƒ comandato direttamente dall’operatore

programmabile

ƒ punto-punto, in traiettoria, controllato in linea e fuori

linea, per apprendimento, tramite linguaggio

funzione

per

¾ montaggio, verniciatura, trasporto, taglio, saldatura, ... ecc.

ƒ catena cinematica

per tipo di del manipolatore

¾ aperta robot seriale

ƒ unica sequenza dalla base alla pinza

chiusa robot parallelo

ƒ catena cinematica della struttura portante

per

¾ }

cartesiano (PPP)

ƒ prendono il nome dal fatto che i loro

cilindrico (RPP)

ƒ movimenti sono convenientemente

sferico (RRP)

ƒ descrivibili con le omonime coordinate

angolare antropomorfo

o (RRR)

ƒ →

SCARA (RRP)

ƒ Selective Compliant Assembly Robot Arm 21

ROBOT CARTESIANO (PPP) cartesiano

ƒ cilindrico

ƒ sferico

ƒ angolare

ƒ SCARA

ƒ

Gantry

• 3 giunti prismatici ortogonali 22 11

2

Vantaggi

moti lineari nelle tre dimensioni

• modello cinematico semplice

• →

struttura rigida impiegato specialmente quando si vuole ottenere una

• elevata precisione di posizionamento dell’organo terminale

Svantaggi

spazio di lavoro ristretto

• spazio di lavoro più piccolo del volume del robot

• giunti prismatici meno efficienti di quelli rotoidali

• i giunti devono essere coperti per prevenire l’ingresso di polvere

• non possono raggiungere l’area sottostante gli oggetti

• la velocità di lavoro sul piano orizzontale è generalmente più bassa di quella

• tipica dei robot aventi una base rotante 23

ROBOT CILINDRICO (RPP) cartesiano

ƒ cilindrico

ƒ sferico

ƒ angolare

ƒ

R19 SCARA

ƒ

• 1 giunto rotoidale con asse verticale

• 1 giunto prismatico con asse verticale

• 1 giunto prismatico con asse orizzontale 24 12

2

Vantaggi

modello cinematico semplice

• →

buona accessibilità dentro cavità e macchine aperte usati generalmente

• per la manipolazione e l’asservimento di macchine utensili

possono spostare carichi paganti molto grandi quando si usano motori

• oleodinamici

Svantaggi

spazio di lavoro ristretto

• il retro del robot può non essere accessibile

• giunti prismatici meno efficienti di quelli rotoidali

• guide prismatiche difficili da sigillare per evitare infiltrazioni di polvere e

• →

perdite di liquidi lubrificanti

l’incertezza nel posizionamento non è costante ma dipende dalla distanza

• r

α

della pinza dalla colonna. Se l’incertezza alla base rotante è si ha che

α

l’incertezza di posizionamento della pinza è 25

r

SFERICO (RRP) cartesiano

ƒ cilindrico

ƒ sferico

ƒ angolare

ƒ SCARA

ƒ

• 1 giunto rotoidale con asse verticale

• 1 giunto rotoidale con asse orizzontale

• 1 giunto prismatico con asse ortogonale al precedente 26 13

2

Vantaggi

modello cinematico semplice

• copre un vasto volume intorno al supporto centrale

• può piegarsi in avanti per afferrare oggetti sul piano di supporto della base

• robot di questo tipo si prestano bene ad operazioni di carico e scarico pezzi,

• di saldatura, di verniciatura

Svantaggi

rigidezza meccanica inferiore alle strutture precedenti

• la precisione di posizionamento si riduce al crescere dello sbraccio radiale

• 27

ROBOT ANGOLARE (RRR) cartesiano

ƒ cilindrico

ƒ sferico

ƒ angolare

ƒ SCARA

ƒ 28 14

2

Vantaggi

massima flessibilità

• copre un volume di lavoro grande rispetto al volume del robot

• possono raggiungere le parti sovrastante e sottostante degli oggetti

• giunti rotoidali

• facili da sigillare per prevenire polvere e fuoruscite di lubrificante

9 adatti per l’impiego di motori elettrici

9

può muoversi ad alta velocità

Svantaggi

modello cinematico più complesso

• esecuzione di movimenti lineari più difficile

• struttura non molto rigida sul bordo del volume di lavoro

• 29

ROBOT SCARA (RRP) cartesiano

ƒ cilindrico

ƒ sferico

ƒ angolare

ƒ SCARA

ƒ

• 2 giunti rotoidali con asse verticali

• 1 giunto primatico con asse verticale

AdeptOne XL 30 15

2

2 accoppiamenti rotoidali

ƒ 1 accoppiamento prismatico

ƒ orientamento della pinza

ƒ 31

3

gli accoppiamenti rotoidali

¾ sono azionati da motori elettrici

ƒ tramite riduttori di velocità HD

ƒ su ogni asse si trova un encoder

ƒ e una dinamo tachimetrica

per il moto verticale c’è una coppia vite senza fine-ruota elicoidale

¾ orientamento della pinza

¾ puleggia 4 azionata dal motore M4

ƒ oppure

puleggia 4 bloccata

ƒ

spazio di lavoro

¾ a) può assumere valori positivi

q 2

e negativi (vantaggi e svantaggi)

solo positivo

b) q 2 32 16

4

Controllore centrale

Logica di Controllo

unità centrale

¾ ROM

ƒ RAM

ƒ interfaccia con

ƒ l’operatore

converte ordini di

ƒ movimentazione

controllori degli assi

¾ Controllore e azionamento di un asse

azionamenti

¾ motori

¾ sensori

¾ 33

MODELLISTICA E ANALISI

L’analisi meccanica viene eseguita tramite modelli

struttura reale modello fisico modello matematico

q n

q

q i

i-1

q n

i

i-1

2 (n)

2

q 1 1

0 (0)

Sistema

di

equazioni algebriche o differenziali 34 17

2

modello fisico: i robot industriali si schematizzano con una catena

¾ cinematica aperta, di membri rigidi connessi da coppie

cinematiche, rotoidali o prismatiche, sulle quali agiscono gli attuatori

giunti con gradi di mobilità multipli sono simulati con coppie cinematiche

ƒ inferiori in serie: ad esempio un giunto sferico è schematizzabile con 3

coppie rotoidali equivalenti in serie

l’accoppiamento tra 2 membri diventa di tipo prismatico o rotoidale e la

ƒ posizione reciproca è rappresentata da un angolo o da una lunghezza

a ogni giunto è associato un attuatore equivalente che agisce direttamente

ƒ →

tra i 2 membri adiacenti senza riduttori equazioni di equivalenza

i 2 assi di azionamento di ogni membro sono generalmente paralleli o

ƒ ortogonali e a volte incidenti q n

q

q i

i-1 →

base fissa 0

™

q i n

i-1 →

braccio generico

2 i

™

(n)

2 →

giunto coppia attuatore

+

i i i

™

q ↔ ↔

braccio giunto braccio

1 i-1 i i

1 ™ →

organo terminale n

™

0 35

(0) 3

modello matematico: relazioni matematiche tra le grandezze

¾ cinematiche e dinamiche nello spazio dei giunti e quelle nello

spazio di lavoro o operativo; si adottano diversi modelli in

funzione delle analisi

analisi cinematica: manipolatore composto da corpi rigidi con giunti ideali

ƒ analisi dinamica a corpi rigidi: : manipolatore composto da corpi rigidi con

ƒ →

accoppiamenti ideali analisi preliminare

analisi dinamica con modello discreto: robot composto da corpi rigidi e

ƒ →

accoppiamenti elastici e con giochi analisi realistica

analisi dinamica con modello continuo: robot composto da elementi,

ƒ →

membri e trasmissioni, elastici analisi approfondita

trattate nel corso

non trattate nel corso 36 18

ANALISI CINEMATICA DIRETTA E INVERSA

L’analisi cinematica descrive il moto del manipolatore, posizione, velocità

e accelerazione, attraverso relazioni funzionali tra le coordinate

cartesiane di un sistema fisso e le coordinate dei giunti e le

rispettive derivate q n

q

q i

i-1

q n

i

i-1

2 (n)

2

q

z 1 1

0

x y

(0)

{ Vettore delle coordinate ( gradi di libertà) dell’effettore nel

m m

& &

& →

S S S sistema di riferimento esterno, ad esempio e angoli di

, , x, y, z

α β γ e relative derivate.

Eulero , ,

{ coordinate , , nello spazio dei giunti

Vettore delle n q q q

& && …,

Q Q Q

, , 1 2 n

g g g ( gradi di mobilità del manipolatore) e relative derivate

n 37

2

Termine noto

Incognita

Problema diretto: posizione S Q g

Relazioni che forniscono le coordinate cartesiane della pinza in

¾ funzione delle variabili dei giunti, cioè la descrizione della posizione

assoluta dell’organo terminale in funzione del coordinate dei giunti

per un robot con gradi di libertà si possono scrivere relazioni nelle

¾ m m

incognite S

m

sono ottenute dalla geometria del robot metodo delle matrici di

¾ trasformazione

è generalmente un metodo sistematico e relativamente semplice e

¾ produce equazioni in forma chiusa 38 19

3

Termine noto

Incognita

Problema inverso: posizione Q S

g

problema cinematico inverso: traduzione delle specifiche della posizione

¾ assegnata dal compito all’organo terminale nella posizione da imporre ai

giunti

il problema generalmente non è lineare, deve essere risolto con metodi specifici

¾ a volte la soluzione si può trovare solo numericamente,

per ogni tipo di robot,

e presenta in genere molteplici soluzioni

{ →

Inversione delle relazioni gradi di mobilità del manipolatore

n

della posizione con → gradi di libertà dell’organo terminale

n m m

Ad esempio un robot RRR-RRR può avere sino a 16 soluzioni. 39

4

Termine noto

Incognita

Problema diretto: velocità &

Q

&

S g

Relazioni che forniscono le velocità assolute della pinza in funzione delle

¾ velocità dei giunti

è generalmente un metodo sistematico e relativamente semplice e

¾ produce equazioni in forma chiusa Termine noto

Incognita

Problema inverso: velocità &

Q &

S

g

traduzione delle specifiche della velocità assegnata dal compito all’organo

¾ terminale nella velocità da imporre ai giunti

il problema è lineare e può essere risolto con metodi automatici

¾ nelle configurazione singolari la matrice dei coefficienti (Jacobiano) non è

¾ invertibile. Alcuni termini tenderebbero all’infinito e i corrispondenti movimenti

( )

dell’organo terminale sono limitati: dovendo essere finito, devono

&

Q t

( )

&

corrispondere termini di nulli.

S t 40 20


ACQUISTATO

5 volte

PAGINE

23

PESO

1.86 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in ingegneria meccanica
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Meccanica dei robot e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Del Vescovo Dionisio.

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