Historia robotyki,

podstawowe poj

ę

cia,

rodzaje robotów

Historia robotyki

Poj

ę

cie "ROBOT" Karel'

Ĉ

apek, 1917.

1938 Isaac Assimov w krótkim opowiadaniu
"Runaround" po raz pierwszy u

ż

ył słowa

robotyka.
1950 "Ja, robot". Assimov: prawa robotyki:

Prawo zerowe Robot nie mo

ż

e szkodzi

ć

ludzko

ś

ci, ani nie

mo

ż

e, przez zaniedbanie, narazi

ć

ludzko

ś

ci na szkod

ę

.

Prawo pierwsze: Robot nie mo

ż

e zrani

ć

istoty ludzkiej, ani nie

mo

ż

e przez zaniedbanie narazi

ć

człowieka na zranienie,

chyba,

ż

e narusza to prawo o wy

ż

szym priorytecie.

Prawo drugi: Robot musi spełnia

ć

polecenia wydawane przez

człowieka, poza poleceniami sprzecznymi z prawami o
wy

ż

szym priorytecie.

Prawo trzecie: Robot musi chroni

ć

samego siebie dopóki

dopóty nie jest to sprzeczne z prawem o wy

ż

szym priorytecie.

Historia robotyki c.d.

Pierwsze roboty przemysłowe

:

"UNIMATE"

Według definicji wprowadzonej w 1979 roku
przez (Robotics Industries Association) robot
to:

"Programowalny,

wielofunkcyjny

manipulator zaprojektowany do przenoszenia
materia

ł

ów,

cz

ęś

ci,

narz

ę

dzi

lub

specjalizowanych urz

ą

dze

ń

poprzez ró

ż

ne

programowalne ruchy, w celu realizacji
ró

ż

norodnych zada

ń

".

Rozwój robotyki

:

Historia robotyki c.d.

•1750-Szwedzki rzemie

ś

lnik tworzy automaton mechanizm do odgrywania melodii i pisania listów.

•1917-Słowo robot pojawiło si

ę

po raz pierwszy w literaturze, u

ż

yte w sztuce "Opilek" Czeskiego

pisarza Karel'a

Ĉ

apka.

•1921-Słowo robot stało si

ę

znane dzi

ę

ki sztuce "R.U.R." Karel'a

Ĉ

apka.

•1927-Niemiecki re

ż

yser Fritz Lang stworzył robota kobiet

ę

, w jego filmie "Metropolis".

•1938-Issac Assimov umieszcza termin robotyka w swojej noweli science-fiction i formułuje Trzy
Prawa Robotyki (?1950r).
•1947-Opracowanie pierwszego teleoperatora z serwonap

ę

dem elektrycznym

•1948-Opracowanie teleoperatora ze sprz

ęż

eniem zwrotnym od siły.

•1949-Rozpocz

ę

cie bada

ń

nad obrabiarkami sterowanymi numerycznie.

•1954-Pierwszy patent dotycz

ą

cy robotyki w Wielkiej Brytanii Nr.781465 zło

ż

ony w Anglii 29 Marca.

•1954-Zaprojektowanie pierwszego programowalnego robota przez Georg'a Devola.
•1956-Zakupienie praw do robota Devola i zało

ż

enie firmy Unimation przez Josepha Engelbergera,

studenta fizyki na Uniwersytecie Colubia.
•1958-Pierwszy prototyp robota Unimate zainstalowany w fabryce General Motors.
•1960-Zespół sztucznej inteligencji w Stanfordzkim Instytucie Badawczym w Kalifornii i Uniwersytet w
Edynburgu w Szkocji rozpoczynaj

ą

prac

ę

nad zastosowaniem wizji w robotach.

•1961-Pierwszy seryjny robot Unimate zainstalowany w fabryce General Motors w Trenton w stanie
New Jersey.
•1961-Opracowanie pierwszego robota ze sprz

ęż

eniem zwrotnym od siły.

•1961-Pierwszy patent dotycz

ą

cy robotów w U.S.A. Nr.2,998,237 zło

ż

ony przez G.C.Devol'a.

•1963-Opracowanie pierwszego systemu wizyjnego dla robota.
•1963-Wypuszczenie na rynek robota przemysłowego Versatran.
•1964-Pierwszy robot malarski Tralfa pracuj

ą

cy w fabryce w Norwegii.

•1966-Automatyczny l

ą

downik ksi

ęż

ycowy "Surveyor" l

ą

duje na ksi

ęż

ycu.

•1968-Unimation otrzymuje zamówienie na serie robotów z zakładów General Motors.
•1969-W Unimate General Motors rozpocz

ę

to monta

ż

nadwozi Chevrolet'a Vega przy pomocy robotów

Unimate.

•1970-Pierwsze sympozjum dotycz

ą

ce robotyki w Chicago.

•1970-General Motors staje si

ę

pierwsz

ą

firm

ą

wykorzystuj

ą

c

ą

systemy wizyjne w zastosowaniach

przemysłowych. System Consight zostaje zainstalowany w zakładzie w St. Catharines, Ontario,
Kanada.

•1971-Zało

ż

enie Japo

ń

skiego Stowarzyszenia Robotyki Przemysłowej (Japanese Industrial Robot

Association).

•1971-Opracowanie robota Stanford Arm na Uniwersytecie Stanford.

•1972-Na Uniwersytecie w Nottingham w Anglii stworzono SIRCH, układ zdolny do rozpoznawanie
dowolnie zorientowanych dwuwymiarowych cz

ęś

ci.

•1972-Kawasaki instaluje zrobotyzowan

ą

linie produkcyjn

ą

w zakładach Nissan, roboty zostały

dostarczone przez firm

ę

Unimation.

•1973-Pierwszy numer mi

ę

dzynarodowego czasopisma "Roboty Przemysłowe".

•1973-ASEA cz

ęść

przedsi

ę

biorstwa Vasteras ze Szwecji prezentuje roboty elektryczne IRb 6 i IRb 60

przeznaczonych do automatycznych operacji szlifierskich.

•1973-Opracowanie pierwszego j

ę

zyka programowania robotów (WAVE) na Uniwersytecie Stanford.

•1974-Wprowadzenie przez firm

ę

Cincinnati Milacron robota ze sterowaniem komputerowym.

•1974-Hitachi prezentuje robota Hi-T-Hand u

ż

ywaj

ą

cego czujników dotykowych i siłowych

pozwalaj

ą

cych na wkładanie sworzni do otworów.

•1974-Zało

ż

enie Stowarzyszenia Robotyki Przemysłowej (Robotics Industries Association).

•1975-Odnotowanie pierwszego zysku finansowego przez firm

ę

Unimation.

•1976-Tralfa robot malarski zostaje zaadaptowany do spawania k

ą

towego.

Historia robotyki c.d.

•1977-Zało

ż

enie Brytyjskiego Stowarzyszenia Robotyki (British Robotics Association).

•1978-Wprowadzenie przez firm

ę

Unimation robota PUMA (Programmable Universal Assembly),

opracowanego na podstawie projektu powstałego w trakcie bada

ń

w fabryce General Motors.

•1979-Wprowadzenie robotów SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) w Japonii.

•1982-Robot Pedesco zostaje u

ż

yty do usuni

ę

cia ska

ż

onego materiału po wycieku paliwa

radioaktywnego z elektrowni nuklearnej.

•1984-Zostaje opracowany PROWLER, pierwszy z serii robotów militarnych.

•1986-Rozpocz

ę

cie prac nad robotem humanoidalnym przez firm

ę

HONDA.

•1998-Robot mobilny Sojourner l

ą

duje na Marsie 4 lipca.

•1998-Skonstruowanie pierwszego bionicznego ramienia

•Dalej – za chwile.

Historia robotyki c.d.

Cechy charakterystyczne robota

posiada pewna autonomie;

posiada zdolności sprawcze;

redukuje koszty wytwarzania;

zwiększa precyzje i produktywność;

zwiększa elastyczność;

pozwala na uwolnienie człowieka od

wykonywania prac uważanych za nudne,
powtarzalne, niebezpieczne;

może pełnić funkcje reprezentacyjne.

Klasyfikacja robotów

A. rodzaj zasilania:

elektryczne,

pneumatyczne,

hydrauliczne;

B. mobilność:

stacjonarne,

mobilne;

C. posiadanie nadmiarowości ruchowej:

nie redundantne,

redundantne;

Podstawy robotyki – w

Klasyfikacja robotów c.d.

D. rodzaj zastosowanych przegubów:

rotacyjne,

translacyjne,

mieszane;

E. sztywność przegubów i ramion:

sztywne,

elastyczne;

Klasyfikacja robotów c.d.

F. przynależność do generacji robotów:

I generacji – roboty odtwarzające,

II generacji – roboty wyposażone w system sensoryczny,

III generacji – roboty wyposażone w system wizyjny*,

IV generacji – roboty o sterowaniu adaptacyjnym,

V generacji – roboty inteligentne;

G. poziom inteligencji:

urządzenia sterowane ręcznie,

roboty o stałej sekwencji ruchów,

roboty o zmiennej sekwencji ruchów,

roboty odtwarzające,

roboty sterowane numerycznie,

roboty inteligentne;

Klasyfikacja robotów c.d.

H. poziom języka programowania:

systemy uczone przez prowadzenie,

systemy programowane na poziomie robota,

systemy programowane na poziomie zadania;

Poj

ę

cia podstawowe i definicje

Maszyny cybernetycznej

Manipulator

Pedipulator

Robot

Mobilne roboty

Otoczenie robota

Uk

ł

ad sterowania

Generacji robotów

Roboty I generacji

Generacji robotów

Roboty II generacji

Generacji robotów

Roboty III generacji (schemat ten mo

ż

e by

ć

odniesiony równie

ż

do generacji IV i V )

Podstawowe układy i zespoły

Parametry opisuj

ą

ce manipulatory i roboty

• Liczby stopni swobody:

gdzie:

w - liczba stopni swobody
n - liczba członów ruchomych
p

i

- liczba poł

ą

cze

ń

odpowiedniego rodzaju

(odpowiedniej klasy)

• Klasy poł

ą

cze

ń

:

• V – przesuwanie lub obrót: ruch ograniczony do 1 linia/koło
• IV – ruch może być po dwóch linii/kół
• III – analogiczne trzy
• II – .................. cztery
• I – .................... pięć

I znów o klasyfikacji....

struktury o otwartym łańcuchu kinematycznym:

•

kartezjańska

(PPP)

•

cylindryczna

(OPP)

•

antropomorficzna

(OOO)

•

sferyczna

(OOP)

•

typu SCARA

(OOP)

Konfiguracja kartezjańska (PPP)

Rys.1.1 Konfiguracja kartezjańska (PPP)

Rys.1.2 Główna przestrzeń robocza

Konfiguracja cylindryczna (OPP)

Rys.1.3 Konfiguracja OPP

Rys.1.4 Główna przestrzeń robocza

Konfiguracja antropomorficzna (OOO)

Rys.1.5 Konfiguracja OOO

Rys.1.6 Główna przestrzeń robocza

W=5

Roboty firmy ABB

Konfiguracja sferyczna (OOP)

Rys.1.7 Konfiguracja OOP

Rys.1.8 Główna przestrzeń robocza

Konfiguracja SCARA (OOP)

Rys.1.9 Konfiguracja OOP

Rys.1.10 Główna przestrzeń robocza

RH-5AH firmy MITSUBISHI

SRX600 firmy SONY

YK1000X firmy YAMAHA

Adeptthree firmy ADEPT

Manipulator serii ES firmy SEIKO

Manipulatory równoległe o zamkniętym łańcuchu kinematycznym

Rys.1.11 Manipulator IRB 340
firmy ABB

Rys.1.12 Sposób zamocowania
manipulatora

Linia montażowa firmy Demaurex wykorzystująca roboty równoległe

konfiguracja

oznaczen
ie

Zalety

Wady

kartezjańska

PPP

3

liniowe

napędy,

łatwość

wizualizacji pracy, łatwa w
programowaniu,

duża

sztywność

Wymaga dużego miejsca do
pracy

cylindryczna

OPP

2 liniowe napędy + 1 obrotowy
pozwala

osiągnąć

położenie

wokół

siebie, ruch obrotowy

łatwy w programowaniu

Niewykonalne osiągnięcie
położenia efektora ponad
manipulatorem, niewygodna
w omijaniu przeszkód

antropomorficz
na

OOO

3 napędy obrotowe pozwalają
omijać przeszkody, stosunkowo
duża przestrzeń robocza,

Struktura

trudna

do

programowania,

2

lub

4

sposoby osiągnięcia pozycji w
przestrzeni,

najbardziej

skomplikowana struktura

sferyczna

OOP

1 napęd liniowy + 2 obrotowe
dają stosunkowo duży zasięg
poziomy

niewygodna

w

omijaniu

przeszkód, stosunkowo mały
zasięg pionowy

SCARA

OOP

1 napęd liniowy + 2 obrotowe,
duża sztywność manipulatora,
stosunkowo

duża

i

nieskomplikowana

przestrzeń

robocza

2

możliwości

osiągnięcia

pozycji

w

przestrzeni

roboczej,

trudna

do

sterowania,

bardzo

skomplikowana

struktura

ramienia.