Historia robotyki,
podstawowe poj
ę
cia,
rodzaje robotów
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
Ŝ
ył słowa
robotyka.
1950 "Ja, robot". Assimov: prawa robotyki:
Prawo zerowe Robot nie mo
Ŝ
e szkodzi
ć
ludzko
ś
ci, ani nie
mo
Ŝ
e, przez zaniedbanie, narazi
ć
ludzko
ś
ci na szkod
ę
.
Prawo pierwsze: Robot nie mo
Ŝ
e zrani
ć
istoty ludzkiej, ani nie
mo
Ŝ
e przez zaniedbanie narazi
ć
człowieka na zranienie,
chyba,
Ŝ
e narusza to prawo o wy
Ŝ
szym priorytecie.
Prawo drugi: Robot musi spełnia
ć
polecenia wydawane przez
człowieka, poza poleceniami sprzecznymi z prawami o
wy
Ŝ
szym priorytecie.
Prawo trzecie: Robot musi chroni
ć
samego siebie dopóki
dopóty nie jest to sprzeczne z prawem o wy
Ŝ
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
Ŝ
ne
programowalne ruchy, w celu realizacji
ró
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
ęŜ
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
Ŝ
ony w Anglii 29 Marca.
•1954-Zaprojektowanie pierwszego programowalnego robota przez Georg'a Devola.
•1956-Zakupienie praw do robota Devola i zało
Ŝ
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
ęŜ
eniem zwrotnym od siły.
•1961-Pierwszy patent dotycz
ą
cy robotów w U.S.A. Nr.2,998,237 zło
Ŝ
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
ęŜ
ycowy "Surveyor" l
ą
duje na ksi
ęŜ
ycu.
•1968-Unimation otrzymuje zamówienie na serie robotów z zakładów General Motors.
•1969-W Unimate General Motors rozpocz
ę
to monta
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
ywaj
ą
cego czujników dotykowych i siłowych
pozwalaj
ą
cych na wkładanie sworzni do otworów.
•1974-Zało
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
yty do usuni
ę
cia ska
Ŝ
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 uwaŜanych za nudne,
powtarzalne, niebezpieczne;
moŜe 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. przynaleŜność do generacji robotów:
I generacji – roboty odtwarzające,
II generacji – roboty wyposaŜone w system sensoryczny,
III generacji – roboty wyposaŜone 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
Ŝ
e by
ć
odniesiony równie
Ŝ
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 moŜe 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 montaŜowa firmy Demaurex wykorzystująca roboty równoległe
konfiguracja
oznaczen
ie
Zalety
Wady
kartezjańska
PPP
3
liniowe
napędy,
łatwość
wizualizacji pracy, łatwa w
programowaniu,
duŜa
sztywność
Wymaga duŜego miejsca do
pracy
cylindryczna
OPP
2 liniowe napędy + 1 obrotowy
pozwala
osiągnąć
połoŜenie
wokół
siebie, ruch obrotowy
łatwy w programowaniu
Niewykonalne osiągnięcie
połoŜenia efektora ponad
manipulatorem, niewygodna
w omijaniu przeszkód
antropomorficz
na
OOO
3 napędy obrotowe pozwalają
omijać przeszkody, stosunkowo
duŜa 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 duŜy zasięg
poziomy
niewygodna
w
omijaniu
przeszkód, stosunkowo mały
zasięg pionowy
SCARA
OOP
1 napęd liniowy + 2 obrotowe,
duŜa sztywność manipulatora,
stosunkowo
duŜa
i
nieskomplikowana
przestrzeń
robocza
2
moŜliwości
osiągnięcia
pozycji
w
przestrzeni
roboczej,
trudna
do
sterowania,
bardzo
skomplikowana
struktura
ramienia.