РОБОТИКА – ПРЕДНОСТИ И МАНЕ

Увод…………………………………………………………………………..….2

Појам робота……………………………………………………………….….3

Примјена и развој робота……………………………………………………4

Механика робота……………………………………………………………..5

Погон робота………………………………………………………….….…..6

Управљање роботима……………………………………………….……….7

Индустријски робот…………………………………………………….…..8

Грађа робота и основне структуре манипулатора…………..……..….10

Подјела робота………………………………………………………..……12

Карактеристике робота……………………………………….…………13

Предности и недостаци робота…………………………………...……15

Закључак…………………………………………………………………….16

Литература……………………………………………………………..…17

1

УВОД

Роботика је примијењена техничка наука која представља спој стројева и рачунарске технике. Она укључује различите области као што су пројектирање стројева, теорију управљања и регулације, микроелектронику, компјутерско програмирање, умјетну интелигенцију, људски фактор и теорију производње. Другим ријечима, роботика је интердисциплинарна наука која покрива подручја механике, електронике, информатике и аутоматике. Она се бави првенствено проучавањем машина који могу замијенити човјека у извршавању задатака, као што су разни облици физичких активности и доношење одлука (одлучивање). Развој роботике је инициран жељом човјека да покуша пронаћи замјену за себе која би имала могућност опонашања његових својстава у различитим примјенама, узимајући у обзир и међудјеловање са околином која га окружује. У 20. вијеку први се пут сусреће назив робот: увео га је чешки књижевник К. Чапек 1920. г. у својој драми “РУР” (Россумови универзални роботи). Савремени роботи настали су 1950-их у САД, а потјечу од проналаска телеоптера, с једне стране, те нумерички управљаних алатних стројева, с друге стране. У Америци је Робот Институте оф Америца, 1980 године, дефинирао робота као вишефункционалног манипулатора с могућношћу репрограмирања, пројектираног да преноси материјале, дијелове, алатке и посебне направе кроз различите програмиране покрете у сврху обављање различитих задатака. Ова дефиниција је прилично рестриктивна, будући да искључује мобилне роботе, који у данашње вријеме доживљавају експанзију. Општа дефиниција би била да је робот машина који посједује интелигентну везу између перцепције и акције. С тим у вези се може дефинисати појам интелигентног робота као машине способне да прикупља информације из околног свијета и користећи знање о околини успијева да се успјешно креће у њој.

Рачунарско управљање роботским системима тежи примјени експертних система и умјетне интелигенције у подручју аутоматског управљања. Темељни тренд у роботици односи се на мобилност, интелигенцију и аутономност у неструктурираној средини. Овај тренд је могуће постићи употребом малих, јефтиних и високоперформантних рачунала. Термин робот, у овом контексту, представља систем који је способан остварити предвиђена понашања у реалном свијету. Роботски системи добивају сигнале (улазе) из околне средине преко сензора и дјелује на исту помоћу погона (актуатора). Веза између опажања (енг. сенсинг) и дјеловања (енг. ацтуатион) може бити остварена једноставном обрадом сигнала или пак може укључивати сложене поступке одлучивања, интерпретацију циља и друге аспекте расуђивања. Већина аутономних система показују само неке облике мобилности: на земљи, под водом, у зраку или у свемиру. Мобилност се може начинити употребом котача, ногу, пераја, ротора или других погона. Тежиште је на могућности гибања и самодовољности, а не на чињеници да ли је систем биолошка имитација. Наравно, биолошки модели роботских система су од важног интереса будући да су живи системи прототипови аутономних понашања. Предмет изучавања у наставку је тзв. Индустријска роботика која обухваћа пројектирање робота, управљање и примјену у индустрији.

2

ПОЈАМ РОБОТА

У одређивању појма робота можемо кренути од једне популарније дефиниције коју налазимо у Вебстеровом (Wебстер) речнику. Према тој дефиницији робот је ,,аутоматизовани уређај који обавља функције које се обично приписују човјеку”.

Не постоји једнозначна дефиниција робота, али се поред ове може прихватити неколико упрошћених објашњења:

- Робот је аутомат с људским ликом, -Робот је машина управљана рачунаром који обавља различите, често врло сложене операције, - Робот је машина израђена по узору на човjека, - Индустријски робот је репрограмабилни вишефункционални систем пројектован за покретање материјала, делова алата или специјалних уређаја дуж промjенљивих програмских кретања који при том обавља различите задатке.

Идеја о роботима настала је прво у научној фантастици. И данас, у дискусијама о роботским системима и свему што они доносе тешко можемо избећи визије из области научне фантастике. Наравно, на роботе данас гледамо много практичније, јер нам степен развоја технике то омогућава. То су веома сложени уређаји који су се могли појавити када су се развиле оне гране науке на којима се данашња роботика заснива: теорија машина, теорија аутоматског управљања, рачунарска техника, методе тзв. вештачке интелигенције, као и технологија сензора и претварача. На роботе данас гледамо као на уређаје који омогућавају даљу и флексибилнију аутоматизацију. Они замењују човека првенствено на опасним, монотоним и тешким пословима. Човјеку остају послови који захтевају више интелигенције, знања и креативности. Тако, роботски системи доприносе истовремено повећању продуктивности и хуманизацији рада.

У суштини постоје два разлога зашто је примена робота оправдана.

1. Постоји потреба да се на опасним, неприступачним местима замijени човjек, или су процеси које треба реализовати врло сложени па их човек не може извести. Једна од таквих области јенуклеарна технологија. Ту се ради са радиоактивним материјама и у зонама изложеним радијацији, на пример код монтаже и демонтаже елемената нуклеарног реактора или интервенције у случајевима хаварија на нуклеарним постројењима. На пример: код нуклеарних реактора човjек не смijе боравити у простору зрачења; у великим дубинама не може боравити због високог притиска; при истраживању у свемиру човеково присуство је често немогуће; у затвореним и опасним срединама не може боравити због испарљивих гасова, непожељног зрачења и температуре; на машинама постоје опасна места због могућности повреда и др.

3

Слика 1: Индустријски робот-манипулатор

ПРИМЈЕНА И РАЗВОЈ РОБОТА

Указаћемо на неке од области технике и производње чији је развој битно утицао на појаву усавршавања робота, у том смислу да су те области технике просто захтевале уређаје роботског типа.

Једна од таквих области је нуклеарна технологија. Тада се ради са радиоактивним материјама и у зонама изложеним радијацији, на пример код монтаже и демонтаже елемената нуклеарног реактора или интервенције у случајевима хаварија на нуклеарним постројењима. Ради решења ових проблема развијени су прво копирајући манипулатори.

За различите сложене операције на нуклеарним постројењима касније су развијени покретни манипулатори (на точковима или гусеницама) којима се из даљине управљало на основу телевизијске слике снимљене камером постављеном на возилу.Сличан проблем рада у негостољубивим срединама јавља се при испитивању подводног света на већим дубинама, као и при свемирским истраживањима.

4

Роботски системи примењују се и у медицини. Тај развој има шири значај од медицинске примене јер је рад на реализацији ножних ортоза и протеза довео до теоријске анализе вештачког двоножног хода, а касније и до развоја опште теорије роботике. Главна карактеристика медицинских робота, која умногоме одређује целокупан развој, је да су ово једини роботски уређаји које човек носи на себи. Они не замењују човека на задатим пословима, већ замењују или покрећу делове човековог тела у свакодневном животу. Ови уређаји деле се на протезе и ортозе.

Заначајна је и примена роботских система у транспорту. Отуда се наметнула идеја о конструисању транспортног возила које би уместо точкова имало ноге. Та истраживања била су оријентисана ка вишеножном вештачком ходу. Експериментисало се са двоножним, четвороножним, шестоножним и осмоножним машинама. Било је неколико покушаја да се овакве експерименталне машине прилагоде практичној примени. У томе се до данас није успело, мада треба рећи да је у току рад на неколико пројеката који тек треба да покажу резултате.

Да бисмо лакше користили роботе и аутомате, као и да бисмо их могли сами израдити, треба познавати:

- механику, тј. која се кретања и како извршавају, - конструкцију и погон и - управљање.

МЕХАНИКА РОБОТА

Робот се састоји од елемената (сегмената) који су чврсто спојени или се могу померати. Два међусобом повезана-померљива елемената робота чине кинематички пар.

Посматраћемо једно слободно тijело. Оно може да се креће на шест независних различитих начина: може да се креће транслаторно дуж осе x, y, з и може да се обрће око сваке од тих оса, дакле има три могуће, односно слободне транслације и три слободне ротације. Из тога закључујемо да је потребно шест величина-параметара да би се једнозначно одредио положај тела: три параметара да би се одредило транслаторно кретање и три да би се одредило ротационо кретање, односно оријентација тела.

Најмањи број параметара којим се описује кретање зове се степен слободе кретања, то је број независних параметара који су потребни да би се одредио положај тела. Простор у коме се креће хватач представља радни простор робота.

Низови тела повезаних кинематичким паровима називамо кинематичким ланцима. За остваривање кретања и преношење одређеног оптерећења робота користи се разни елементи и преносни механизми, а најчешће се користе: полуге, зупчасти и ланчасти преносници. Осим тога, код робота се примењују и специфични уређаји, као што су сензори на притисак, сензори на светлост, електропрекидачки сензори, сензори за контролу положаја (потенциометри, бројачи и тд.).

5

ПОГОН РОБОТА

Погонски системи који се најчешће користе у роботици су различите врсте електромотора, а то су електрични, хидраулични и пнеуматски.електромагнетима. Тада је потребно да се обртно кретање прилагоди потребном кретању. Зато се електромотори обично спрежу са неким од преносника, на пример, пужним редуктором због прилагођавања брзине најчешће обртања. Понекад се примењују и хидраулични погон робота, када се користе хидраулични цилиндри, или хидраулични мотори.

Једна веома специфична врста електромотора су такозвани корачни мотори, који се крећу у виду дискретних угловних померања-корака. Како се бројем ових корака може управљати, то на тај начин остварујемо и управљање положајем и није потребна повратна спрега. Обично се ови мотори користе код робота мањих носивости.

Погонски мотори робота делују већином у зглобовима механизма изазивајући померања у зглобовима. Тако, покрећући зглобове мотори покрећу цео робот. Један од преставника таквих мотора је Магмотор, а користе се и разни микромотори.

Слика 2: Модел роботске руке-школски едукативни робот управљан ПЦ рачунаром преко интерфејса ИНТ 97

6

УПРАВЉАЊЕ РОБОТИМА

Управљање роботима можемо дефинисати на следећи начин: Обезбедити такву промену управљачких величина која ће произвести задато кретање у зглобовима робота. Дакле, задатак се своди на задато покретање зглобова.

Постоје два начина управљања: - по отвореној и - затвореној спрези.

По отвореној спрези елементима робота се задаје кретање и региструје стање само кад је кретање извршено за настављање циклуса.

По затвореној спрези елементу робота се задаје кретање и одмах се добија податак о извршењу, врши упоређење са задатим кретањем и аутоматска корекција кретања. Без обзира на то о ком се управљању ради за управљање роботом, пре свега, треба дефинисати све потребне елементе као што су:

- циклограм кретања (захтјев), - везу између циклограма и извршних органа кретања ( број обртаја електромотора, ход

електромагнета, ход цилиндра и др.), - дужина трајања одређеног кретања (временска или геометријска).

Даље се проблем своди на дефинисање аутоматике укључења и искључења погона, односно мотора, тј. одговарајућих релеја и разводника. Постоје различити начини реализације овог проблема од ручног укључења, укључења преко програмских добоша и кулиса и сл. Најједноставнија реализација управљања роботом постиже се коришћењем рачунара. Тада се постављени задатак лако реализује коришћењем одређеног програма и укључењем/искључењем управљачког релејног система преко интерфејса у реалном жељеном времену.

Управљање релејима се врши коришћењем ПЦ рачунара и одређеног програма којим се преко интерфејса врши укључење и искључење одређених релеа у реалном времену.

У вези конструкције и дизајна има више врста робота. Постоје роботи који се користе као напр. играчке. Карактеристика им је да обухватају и више кретања: трчање, бацање, ударање, замах, игру и др. Један од значајнијих робота четвороношца је пас И-Цyбие. Такође, интересантан је и Робосапиен, који реализује више функција, брзих покрета, а интересантан је у данашње време. Такви су и Роцкем Соцкем Роботи-боксери, роботи за Фудбалски светски куп робота и др. Ови и њима слични роботи представљају почетак вештачке интелигенције моћних и интелигентних робота, који су врло значајни за будућност.

ИНДУСТРИЈСКИ РОБОТ

Најчешће се под појмом робота подразумијева индустријски робот који се још назива роботски манипулатор (енг. роботиц манипулатор) или роботска рука (енг. роботиц арм).

7

Постоји много различитих дефиниција робота, овисно о мјесту и начину примјене. Индустријски робот посједује задовољавајућу флексибилност и окретљивост.

Главни дијелови индустријског робота су:

1. Механичка структура или манипулатор састоји се од низа крутих сегмената повезаних помоћу зглобова Понашање манипулатор је одређено руком која осигурава покретљивост, ручним зглобом који даје окретљивост и врхом манипулатора који извршава операције које се захтијевају од робота.

2. Актуатори (погони) постављају манипулатор у одређено кретање помицањем зглобова. Најчеће се употребљавају електрични и хидраулички мотори, а понекад и пнеуматски .

3. Сензори детектирају статус манипулатора (проприоцептивни сензори) и , ако је потребно, статус околине (хетероцептивни сензори).

4. Систем управљања (рачунар) омогућује управљање и надзор кретања манипулатора. Због својстава руковање материјалима, манипулације и мјерења, индустријски роботи имају успјешну примјену у производним процесима.

У производним процесима сваки објекат (материјал) може се пренијети са једног мјеста фабрике на други ради чувања, даљње обраде, монтирања и пакирања. Током преноса, физичке карактеристике објекта нису подвргнуте никаквим промјенама. Способност робота да подигне објекат, пренесе га у простору по унапријед дефинираној стази и отпусти, чини га идеалним кандидатом за руковање материјалима. Типичне примјене ове врсте су:

• палетирање (смјештање објеката на палете по одређеном поретку) • утовар и истовар складишта • стругање • сортирање дијелова • пакирање

Процес производње састоји се од трансформирања објекта из сировине у коначни производ, тијеком којег се мијењају физичка својства као резултат стројне обраде или се мијења изглед објекта услијед монтаже. Способност робота да манипулира објектима (који се обрађују) и алатима чини га прикладним у процесима производње. Типичне примјене су :

• лучно и тачкасто заваривање • бојење спрејом • стругање и бушење • љепљење и печење • ласерско резање и резање воденим млазом • брушење и љуштење • монтирање механичких и електричних група • монтирање електричних плоча • зашарафљивање

8

• стављање жице. Осим руковања и манипулирања материјалима у процесу производње је неопходно вршити мјерења за тестирање квалитете производа. Способност робота да истражује тродимензионални простор и доступност мјерења статуса манипулатора омогућују употребу робота као мјерног уређаја. Примјене ове врсте су:

• надзирање (инспекција) објекта • проналажење контура • детекција производних недостатака.

ГРАЂА РОБОТА И ОСНОВНЕ СТРУКТУРЕ МАНИПУЛАТОРА

Роботски манипулатор састоји се од тијела руке и ручног зглоба У производним процесима најчешће се користе роботи причвршћени на подлогу. На крају руке налази се ручни зглоб састављен од много компоненти које му омогућују оријентацију у различитим положајима. Релативна кретања међу различитим компонентама тијела, руке и ручног зглоба остварују се помоћу низа зглобова. Код индустријских робота користе се два основна типа зглобова: ротацијски и транслацијски Ротацијски зглоб врши ротацију око оси, а транслацијски (линеарни) линијско кретање по оси. Два сусједна зглоба спојена су помоћу крутих сегмената. На ручни зглоб причвршћена је шака која се у техничком жаргону назива врх манипулатора (енг. енд оф еффецтор), алат и хватаљка Врх манипулатора се не сматра дијелом робота, већ служи за обављање одређених задатака који се траже од робота.

За сваки робот карактеристичан је број оси за ротацијско или транслацијско кретање његових сегмената. Како се кретање робота одвија у тродимензионалном простору, прве три оси најчешће се користе за одређивање позиције ручног зглоба, док преостале оси одређују оријентацију врха манипулатора. Опћенити манипулатор има шест оси те може довести врх манипулатора у било коју позицију и оријентацију унутар радног простора. Радни простор робота представља скуп тачака у тродимензионалном простору које се могу дохватити врхом манипулатора. Облик и запремина радног простора овисе о структури манипулатора, као и присутним ограничењима механичких зглобова. Данас се највише сусрећу слиједеће четири основне структуре манипулатора :

1. правоугаона2. цилиндрична 3. сферна 4. ротацијска

9

Правоугаона конфигурација робота има три транслацијска зглоба чије су оси међусобно окомите. С обзиром на једноставну геометрију, сваки степен покретљивости је коресподентан са ступњем слободе у Цартесиановом простору, будући да се ради о праволинијском кретању. Структура показује добру механичку чврстоћу. Тачност позиционирања ручног зглоба је константна у цијелом радном простору. Насупрот високој тачности, структура има слабу покретљивост, јер су сви зглобови транслацијски. Радни простор овог робота је призма. Цартесианов манипулатор приступа објекту “са стране”. Уколико желимо објекту приступити “одозго”, овај манипулатор треба реализира у облику сталка. Цартесианова структура омогућује постизање радног простора великих димензија и манипулирање гломазним објектима. Због тога се најчешће примјењује у руковању материјалима и монтажи. Мотори за покретање зглобова манипулатора су електрични, а ријетко пнеуматски. Ако се први зглоб код правокутне структуре замијени ротацијским зглобом, тада се добива робот цилиндричне конфигурације. Радни простор таквог робота је волумен између два вертикална концентрична плашта ваљка (због ограниченог транслаторног кретања). Цилиндрични манипулатор показује добру механичку чврстоћу, али се тачност позиционирања ручног зглоба смањује са повећањем хоризонталног хода.

Замјеном другог зглоба цилиндричне конфигурације робота ротацијским зглобом добива се робот сферне конфигурације .Ако постоји ограничење транслаторног кретања, тада је радни простор тог типа робота волумен између двије концентричне сфере, а уз ограничење свих кретања, радни простор је дио волумена између двије концентричне сфере. Механичке чврстоћа је мања у односу на претходне структуре због сложеније геометријске и механичке конструкције. Тачност позиционирања се смањује са порастом радијалног хода. Сферични манипулатор се углавном користи у стројарској индустрији. Обично се користе електрични мотори за покретање зглобова манипулатора.

Робот типа SCARA такође има два ротацијска и један транслацијски зглоб, као што је приказано на. Код овог типа робота су све три оси вертикалне. SCARA манипулатор каректеризира висока чврстоћа за оптерећења на вертикалној оси и попустљивост за оптерећења у хоризонталној оси. Због тога се SCАRА користи за задатке монтирања по вертикалној оси. Тачност позиционирања се смањује са порастом удаљености између ручног зглоба и оси првог зглоба.

Ако су употребљена сва три ротацијска зглоба добива се ротацијска структура манипулатора, која се још назива лактаста, антропоморфна или зглобна (Сл. 1.6). Оси ротације другог и трећег зглоба су паралелне и окомите на ос ротације првог зглоба. Ако не постоје ограничења ротацијских кретања, тада је радни простор тог робота кугла, а уз ограничења то је дио кугле сложеног облика чији је пресјек са стране најчешће у облику полумјесеца. Због сличности са човјековом руком, други зглоб се зове вратни зглоб, а трећи зглоб лакта јер повезује горњи дио руке са подлактицом. За погон зглобова

10

антропоморфне структуре користе се електрични мотори. Подручје примјене је јако широко.

Наведене структуре манипулатора добивене су на основу захтјева на позицију ручног зглоба и оријентацију врха манипулатора. Ако се жели постићи одговарајућа оријентација у тродимензионалном простору, ручни зглоб мора посједовати најмање три ступња покретљивости остварених ротацијским зглобовима. Будући да ручни зглоб чини крајњи дио манипулатора он може бити стиснут (збијен) , што ће имати за посљедицу компликовану механичку радњу. Без улажења у конструкцијске детаље, реализација ручног зглоба са највећом окретљивошћу је она гдје се оси сва три ротацијска зглоба сијеку у једној тачки. Овај зглоб се зове сферни. Главна особина сферног зглоба је раздвајање позиције и оријентације врха манипулатора; рука је задужена за задатке позиционирањагорње тачке пресјека, док је ручни зглоб задужен за одређивање оријентације врха манипулатора. Реализације у којима зглоб није сферни суједноставне с механичке точке гледишта, али су позиција и оријентација сједињене и то комплицира кординацију између кретања руке и обављања задатка од стране ручног зглоба.

Врх манипулатора је одређен у складу са задатком којег робот треба извршити. За руковање материјалом, врх манипулатора је сачињен у облику хватаљке одређеног облика и димензија које овисе о објекту који се хвата. За задатке монтирања, врх манипулатора је алат(оруђе) или одређена справа, као нпр. заваривач, глодалица, бушилица, уређај за зашарафљивање.

Избор робота је увјетован примјеном коју ограничава облик и димензије радног простора, максималан износ терета, тачност позиционирања и динамичке перфоманце манипулатора.

ПОДЈЕЛА РОБОТА

Роботи се у основи разликују с обзиром на своју величину, материјале којима могу руковати, моторе којима погоне сегменте (зблобове), врсте примијењених сензорских система, те рачунарске системе који их опслужују. Општа подјела манипулатора може се извршити у односу на врсту погона, геометрију радног простора и начине управљања кретањем.

Врсте погона

Помицање тијела, руке и ручног зглоба роботског манипулатора омогућено је употребом погонског система (механизма) робота. Погонски систем одређује брзину помицања руке, јакост и динамичке перфомансе манипулатора. У становитој мјери, погонски систем одређује подручја примјене роботског манипулатора.

11

У употреби су најчешће један од три слиједећа погона: 1. Електрични мотор

2. Хидраулички мотор

3. Пнеуматски мотор.

За већину роботских манипулатора данас се користе електрични мотори и то најчешће истосмјерни, измјенични и корачни, јер су релативно јефтини, заузимају мало простора, с великом брзином и тачности те је код њих могућа примјена сложених алгоритама управљања. Међутим, код специфичних примјена (нпр. руковање ужареним челиком или састављање дијелова аутомобила), када се захтијева манипулација велим теретима, чешће се користе роботи с хидрауличим мотором.

Хидраулички мотор осим велике брзине (већа него код електричног мотора) и снаге, омогућује мирно одржавање позиције због нестлачивости уља. Користе се код робота већих димензија. Главни недостаци ових мотора су њихове високе цијене и загађивање околице због буке и могућег истјецања уља. Пнеуматски мотори примјењују се код малих робота. Предност им је релативно ниска цијена, велика брзина рада и незагађивање околине, те су због тога погодни за лабораторијски рад. Такви мотори нису погодни за рад с великим теретима, јер је због стлачивости зрака немогуће мирно одржавати жељену позицију. Уз то је присутна бука те је потребно додатно филтрирање и сушење зрака због непожељне прашине и влаге. Ако се захтијева само отварање и затварање хватаљке (врх манипулатора), тада се у завршном механизму користи пнеуматски мотор да се грубим стиском не би оштетио ломљиви предмет. Геометрија радног простора Подјела манипулатора с обзиром на геометрију радног простора је :

1. правокутна (енг. Цартесиан ор рецтангулар) или ТТТ, 2. цилиндрична (енг. цyлиндрицал) или РТТ, 3. сферна (енг. спхерицал) или РРТ, 4. ротацијска (енг. артицулатед) или РРР.

Начини управљања кретањем

Постоје два основна начина кретања врха манипулатора: 1. од тачке до тачке 2. континуирано кретање по путањи

Код кретања од тачке до тачке врх манипулатора се креће по дискретним тачкама у радном простору и при томе није битна путања између тачака, али је важна тачност позиционирања. Такав начин кретања користи се за дискретне операције као што су: тачкасто заваривање те подизање и спуштање предмета. При континуираном кретању по путањи врх манипулатора мора се кретати по унапријед одређеној путањи у тродимензионалном простору и при томе су битне трајекторија и

12

тачност позиционирања. Роботи код којих се управља трајекторијом кретања могу се користити за бојење, шавно заваривање или лијепљење. Осим врста погона, геометрије радног простора и начина управљања кретањем постоји низ додатних карактеристика робота: број оси, максимална маса терета, максимална брзина, дохват, ход, оријентација алата, поновљивост, прецизност, тачност те радна околина.

КАРАКТЕРИСТИКЕ РОБОТА

Од великог значаја су и слиједеће карактеристике робота: број оси, максимална маса терета, максимална брзина, дохват, ход, оријентација алата, поновљивост, прецизност, тачност и радна околина. Број оси

За сваки робот карактеристичан је број оси за ротацијско или транслацијско кретање његових сегмената. Како се кретање робота одвија у тродимензионалном простору, прве три оси најчешће се користе за одређивање позиције ручног зглоба, док преостале оси одређују оријентацију врха манипулатора. Опћенити манипулатор има шест оси те може довести врх манипулатора у било коју позицију и оријентацију унутар радног простора. При томе се механизам отварања и затварања прстију не сматра независном оси јер не утјече нити на позицију нити на оријентацију хватаљке. Ако манипулатор има више од шест оси, тада се редудантне оси могу користити за избјегавање препрека унутар радног простора.

Максимална маса теретa

Максимална маса терета коју робот може пренијети овиси о величини, конфигурацији и конструкцији робота, те о погонском систему који погони зглобове робота. Маса терета може бити од неколико килограма до неколико тона. Максимална маса терета треба бити одређена уз увјет да роботска рука буде у својој слабој позицији. У случају поларне или цилиндричне конфигурације, ово значи да је роботска рука максимално испружена.

Брзина кретања

Брзина робота веома овиси о типу робота и његовој примјени, а креће се у подручју од 10 цм/с до 10 м/с. Највеће брзине постижу велики роботи чија је рука проширена на максималну удаљеност од вертикалне

оси робота. Роботи погоњени хидрауличким мотором бржи су од робота погоњених електричним мотором.

13

Брзина, наравно, одређује како брзо робот може обавити задани радни циклус. Вријеме радног циклуса је дефинирано као вријеме потребно за извођење периодичког кретања сличног једноставној операцији подизања и спуштања предмета. Тада се уз познату дуљину путање може израчунати просјечна брзина кретања манипулатора. У производњи је пожељно минимизирати вријеме трајања постављеног задатка. Готово сви роботи имају неки механизам с којим се може подешавати брзина. Одређивање најпожељније брзине, с циљем смањења времена производног циклуса, овиси о више фактора, као што су:

а) Тачност с којом се врх манипулатора мора позиционирати

б) Тежина објекта којим се манипулира

ц) Удаљеност на коју се преноси објекат

Брзина кретања робота и тачност су опћенито у инверзној вези. Ако се захтијевана тачност повећава, робот мора више смањити грешке у својим зглобовима како би се постигла циљна позиција. Маса објекта који се преноси такођер утјеће на брзину. Тежи објекти значе веће инерције и моменте и робот због сигурносних увјета мора с њима спорије оперирати.

Утјецај удаљености на коју робот преноси објекат на брзину кретања приказана је на

Због принципа акције и реакције, робот је способан врхом манипулатора прећи дужи пут за мање вријеме него секвенцом краћих путева, чија је сума једнака дужем путу. Краћа растојања не дозвољавају роботу да достигне веће брзине.

Просторна резолуција Просторна резолуција робота је најмањи прирашај кретања у коме робот може подијелити свој радни волумен. Она овиси о два фактора: резолуције управљачког система и роботске механичке непрецизности. Ове факторе је једноставно концептуализирати у случају робота с једним ступњем слободе. Управљачка резолуција је одређена управљачким системом позиције робота и његовом повратном везом унутар које се налази система мјерења. То је способност регулатора да подијели укупно подручје кретања за поједини зглоб у индивидуалне прираштаје. Могућност подјеле подручја зглоба у прираштаје

У случају робота са више степени слободе потребно је имати управљачку резолуцију за сваки поједини зглоб кретања. Укупна управљачка резолуција овиси о кретању ручног зглоба, једнако као и кретању руке и цијелог тијела робота. Одређивање управљачке резолуције је знатно усложњено у случају робота који у својој структури садрже и транслацијске и ротацијске зглобове. Механичка непрецизност у роботским сегментима и зглобовима и систем мјерења у повратној вези управљачког система робота су други фактор који утјече на просторну резолуцију. Механичке непрецизности произилазе из еластичних одступања у структуралним члановима, зазор зубчаника, растезање котура ужета, истјецање уља у хидрауличким погонима, и друге

14

несавршености у механичком систему. Ове непрецизности су израженије код вечих робота због чињенице да се веће погрешке јављају код робота са дужим компонентама (сегменти, зглобови). Непрецизности такођер могу бити проузроковане величином терета којим се рукује, брзином кретања руке, увјетима одржавања робота, и другим сличним факторима.

ПРЕДНОСТИ И НЕДОСТАЦИ РОБОТА

Сљедеће тачке дају нам предности и мане купње робота. Предности индустријски роботи Квалитет:Роботи имају способност да се драматично побољша квалитет производа.радње  се изводе прецизно и високе поновљивости сваки пут. Овај степен досљедности може бити тешко постићи било који други начин.Производња:С роботима, пропусност брзине се повећава, што изравно утиче на производњу.  Будући да роботи имају способност да раде са константном брзином без станке за одмор, спавање, одмор, они имају потенцијал произвести више од човјека радника.Сигурност:Роботи повећавају сигурност на радном мјесту. Радници су се преселили унадзорне улоге, тако да они више не морају обављати опасне апликације у опасним поставке.Уштеда:Већа сигурност радника доводи до финанцијске уштеде. Постоје мање здравствене заштите и осигурања  за послодавце.  Роботи такођер   неуморно раде чиме се штеди драгоцјено вријеме. Њихови покрети су увијек точни, тако да се мање материјала потроши.Недостаци индустријски роботи: Расходи:Почетно улагање од робота је значајна, поготово када подузетника ограничавају њихове купње  роботске опреме.Трошак аутоматизације треба обрачунати у свјетлу пословно већег  финанцијског прорачуна. Редовне потребе одржавања повећавају трошкове.РОИ:Укључивање индустријски роботи не даје увјек  резултате. Без планирања, фирме могу имати потешкоћа у постизању својих циљева.Стручност:Запослени се морају обучити  у програмирању и интеракцијом с новом роботском опремом.Сигурност:Роботи могу заштитити раднике од неке опасности, али у међувремену, њихова сама присутност може створити друге проблеме сигурности. Ове нове опасности се морају узети у обзир.

ЗАКЉУЧАК

15

Данас роботика заузима све значајније место у животу и раду човека. Почетак 21. вијека биће у значајној експанзији практичне примене роботике и интелигентних машина уопште. Да би човjек био довољно информисан о техничком окружењу, да би га боље и правилније користио, потребно је да буде довољно технички образован из ове области. То образовање мора бити флексибилно са могућношћу сталне надградње. Зато је врло значајна улога образовних институција које морају створити такве образовне садржаје из роботике које ће обезбедити минимум потребног знања из ове области за време данас, као и за време које долази са едукацијом за самообразовање. Наведени параметри могу послужити само као пример потребних основних садржаја из роботике и интелигентних машина.

ЛИТЕРАТУРА

1 Фу, К. С., Гонзалез, Р. Ц., Лее, Ц. С. Г., Роботицс: Цонтрол, Сенсинг, Висион, анд Интеллигенце, Мц Граw-Хилл Боок Цомпанy, ИСБН 0-07-100421-1, 1987.

2. Артоболевский, И. И., Теория механизмов и машин, Наука, Москва, 1975. 3. Филонов, И. П., Анципорович, П. П., Акулич, В. К., Теория механиѕмов, машин и

манипуляторов, Минск, Дизайн ПРО, 1998. 4. Поткоњак, В., Роботика, Универзитет у Београду, Београд, 1996. 5. Голубовић, Д., Микић Д., Милићевић И., Решавање кинематике антропоморфних

робота коришћењем матрица ротационих трансформација, Технички факултет, Публикација XВИИ, Чачак 2003.

6. Голубовић, Д., Микић, Д., Моделлинг оф тхе wалкинг мовемент оф тхе qуадрупед робот, 5тх Интернатионал Цонференце “Ресеарцх анд Девелопмент ин Мецханицал Индустрy” РаДМИ 2005, Зборник радова, п. 68-77., Врњачка Бања, 2005.

7. Голубовић, Д., Перишић, Ђ., Техничко образовање за седми разред основне школе, Завод за уџбенике и наставна срества, Београд, 2002.

16