Automacao e Robotica

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Robotica e Automazione

Prof. Claudio Melchiorri DEIS-Universit di Bologna Tel. 051 2093034 e-mail: cmelchiorri@deis.unibo.it http://www-lar.deis.unibo.it/~cmc

Automazione industriale e Robotican

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ANNI '60: inizio di una rapida diffusione di un processo di automatizzazione di molti settori della produzione industriale. AUTOMAZIONE INDUSTRIALE: insieme di tecnologie rivolte ad utilizzare sistemi meccanici, elettronici ed informatici per il controllo e per la produzione nelle industrie. Esempi:n n n n n

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sistemi di controllo di processi, macchine a controllo numerico, macchine per l'assemblaggio di componenti, per la movimentazione di pezzi, robot, sistemi informatici per la gestione del magazzino, la progettazione automatica, il monitoraggio e controllo della produzione.

Claudio Melchiorri

Elementi di Robotica

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L'automazione nata in ambito industriale per sostituire l'uomo in compiti ripetitivi o nocivi con apparecchiature in grado di operare in modo autonomo, o con minimi interventi da parte dell'operatore umano. Pi di recente:n n

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estensione di tecniche di automazione ad altri settori (agricoltura, sanit, edilizia, comunicazioni, ...), passaggio dalla semplice sostituzione all'impiego in attivit che sarebbero impossibili per l'uomo (esplorazione sottomarina o spaziale, operare in ambienti pericolosi, ...).

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I robot sono una delle tecnologie impiegate nell'automazione industriale e quindi la ROBOTICA pu essere considerata una forma di automazione industriale.

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Automazione del processo di produzione industriale:n n n

automazione rigida automazione flessibile automazione programmabileN. Pezzi per anno Automazione rigida 15000

Automazione flessibile

500 Automazione programmabile 1 1 3 10 50 100 1000 N. Parti diverse

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AUTOMAZIONE RIGIDA (O MONOSCOPO) n Alti volumi di produzione di singoli prodotti n Richieste di elevatissimi ritmi di produzione n Lavorazioni che richiedono tecnologie particolari con mezzi operativi specializzati.

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Caratteristiche principali di una macchina per l'automazione rigida: n architettura meccanica monoscopo specializzata, progettata per operare una sola tipologia lavorativa con ottimizzazione dei tempi della produzione; n sistema di controllo dedicato, realizzato mediante PLC o tecniche cablate, solitamente con modesta o nulla capacit di riprogrammazione per altre attivit.

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AUTOMAZIONE RIGIDA (O MONOSCOPO)

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Esempi: industrie a produzione continua (industrie chimiche o tessili), industrie con alti numeri di pezzi prodotti o lavorati (industrie per la produzione di mattonelle), industrie farmaceutiche, industrie per l'imbottigliamento.Elementi di Robotica

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Automazione industriale e Roboticann n

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AUTOMAZIONE FLESSIBILEGrande impulso a partire dagli anni '80, a causa di un consumismo in crescita, ma con diversificazione e personalizzazione del prodotto. Si sono resi necessari macchinari in grado di essere utilizzati in diverse lavorazioni con relativamente modesti cambiamenti sia nella parte meccanica che nella parte di controllo. Si sono cos sviluppate apparecchiature che sono economicamente giustificabili per la possibilit di essere riconvertite in lavorazioni diverse se le esigenze di produzione lo richiedono. Flexible Manufacturing Systems (FMS):n

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La flessibilit operativa di queste apparecchiature ha originato il nome Flexible Manufacturing Systems, o FMS, che contraddistingue questo tipo di produzione.

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Computer-Integrated Manufacturing, (CIM): indica l'integrazione di elementi dielaborazione elettronici nelle diverse fasi della produzione:n n n n

progettazione ed industrializzazione del prodotto, controllo della lavorazione e del collaudo, controllo della produzione, organizzazione economica e gestionale dell'industria.Elementi di Robotica

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AUTOMAZIONE PROGRAMMABILECaratterizzata da diversi tipi di prodotti, ognuno dei quali con bassi volumi di produzione. Richiesta di:n n

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grande diversificazione delle capacit di lavorazione, possibilit di riprogrammare facilmente le sequenze operative.

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Automazione programmabile: produzione a lotti, cio insiemi di pezzi uguali che vengono prodotti in un intervallo di tempo finito. Quando un lotto completato, si provvede ad una riorganizzazione e riprogrammazione delle unit operative e si passa al lotto successivo. Automazione flessibile: possibilit che diversi prodotti possano essere in lavorazione contemporaneamente, sia in lotti che in parallelo. Minori tempi di riconversione per il cambio di produzione.Elementi di Robotica

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Automazione industriale e RoboticaN. Pezzi per anno 15000 Automazione rigida

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Automazione flessibile 500 Automazione programmabile 1 1 3 10 50 100 1000 N. Parti diverse

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ROBOTICA: ROBOT:

impiego principale nell'automazione flessibile e programmabile.n

dispositivo programmabile, general-purpose, atto a movimentare in modo ripetitivo e controllato attrezzi con cui eseguire operazioni o movimentare pezzi.n

Solitamente utilizzato in cooperazione con altri macchinari automatici o semiautomatici assieme ai quali costituisce la cosiddetta cella di lavoro.Elementi di Robotica

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CELLE DI LAVORO: Importanza di organizzare le apparecchiature di una cella in modo efficiente. CELLA CON ROBOT CENTRALE: le macchine per la lavorazione circondano il robot, il quale provvede a caricarle e scaricarle. LINEA DI LAVORAZIONE: uno o pi robot sono collocati lungo una linea di trasporto. La linea trasporta i pezzi su cui effettuare la lavorazione, e ciascun robot esegue una lavorazione o un assemblaggio sui pezzi CELLA CON ROBOT MOBILE: il robot posto su una piattaforma che lo trasporta in diverse posizioni della cella per compiere diverse operazioni. Adatto per situazioni in cui un solo robot deve servire molte macchine.

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Cella robotizzata

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Le macchine per la lavorazione circondano il robot, che provvede a caricarle e scaricarle.Claudio Melchiorri Elementi di Robotica

Linea di lavorazione

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Esempi di linee di lavorazione

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Cella con robot mobile

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Il robot, mobile su slitta, pu servire pi macchinariClaudio Melchiorri Elementi di Robotica

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ROBOTICA Tecnologia multidisciplinare che interessa diversi campi della scienza e della tecnica:n n n n n n n

meccanica, elettronica, controlli automatici, informatica, sensoristica, motoristica, scienza dei materiali.

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Robot: termine introdotto per la prima volta nell'uso comune nel 1920 dallo scrittore Ceco Karel Capek nel suo libro tradotto in inglese col titolo Rossum's Universal Robot. La parola robota in Ceco significa lavoratore.Elementi di Robotica

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DATE SVILUPPI PRINCIPALI DELLA ROBOTICAn

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1750 (ca): J. de Vaucanson costruisce diverse bambole meccaniche di dimensioni umane in grado di eseguire brani musicali

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1801: J. Jacquard inventa il telaio Jacquard, una macchina programmabile per tessere filati

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1892: negli U.S.A., S. Babbit realizza una gru motorizzata con una pinza per afferrare materiale in una fornace 1938: negli U.S.A., W. Pollard e H. Roselund progettano un meccanismo programmabile per verniciatura per la ditta DeVilbiss 1946: l'inventore americano G.C. Devol sviluppa un sistema a memoria magnetica per controllare una macchina meccanica (brevettato nel 1952). 1946: nello stesso anno ci sono le prime realizzazioni di computer: ENIAC alla University of Pensylvania (J.P. Eckert e J. Mauchly), e WHIRLWIND al M.I.T. 1948: N. Wiener, professore al M.I.T., pubblica Cybernetics, un libro che descrive il concetto di comunicazione e controllo in sistemi elettronici, meccanici e biologici 1951: sviluppati sistemi per la telemanipolazione di materiale radioattivo, brevetti di Goertz (Francia - 1954) e Bergsland (1958) 1952: primo prototipo di macchina a controllo numerico in funzione al MIT dopo diversi anni di sviluppo. Linguaggio di programmazione APT (Automatically Programmed Tool ) che viene sviluppato e diffuso nel 1961 1954: l'inventore britannico C.W. Kenward richiede di brevettare il progetto di un robot, brevetto nel 1957

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DATE SVILUPPI PRINCIPALI DELLA ROBOTICAn

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1954: G.C. Devol sviluppa il progetto di un movimentatore di pezzi programmato, brevetto americano del progetto nel 1961. Devol introduce anche il nome Universal Automation abbreviato poi in UNIMATION, nome della prima ditta produttrice di robot 1959: primo robot commerciale della Planet Corporation . Era controllato da camme e interruttori di fine corsa 1960: primo robot UNIMATE, basato sul progetto di Devol del movimentatore di pezzi programma