1. ROBOTIKA

2. zna i rad odnosno teški rad ( b t ROBOT? O staroslavenske riječi robota, što značirad,odnosnotkirad(još utopističkoj drami R.U.R. uvijek se i u našim krajevima čuje riječ rabota) Tko ju je prvi upotrijebio ? Karel Čapek 1921. godine u svojoj (Rossumʹs Universal Robots)

3. automatski upravljani reprogramirljivi višenamjenski i iji Definicijarobota PremaISO8373robotje: Za koje robote vrijedi ovadefinicija ? Za industrijske robote, tj. za sadašnje robote Hoće li ona vrijediti za robote budućnosti ? NEĆE, jer se na njih postavljanju novi, daleko složeniji zahtjevi. automatski upravljani, reprogramirljivi, višenamjenski manipulator programirljiv u tri ili više osi, koji može biti ili stacionaran ili mobilan za primjene u industrijskoj automatizaciji.

4. Zahtjevi na robote budućnosti? Autonomno gibanje u nepoznatom prostoru Gdje je ? Kamo ide? Kako do tamo doći ? Kako Izvršavanje složenihmanipulacijskih zadataka Interakcija s ljudima okruženju i/ili s drugim robotima u zaključivanja... itd. Sposobnost samoučenja i inteligentnog izbjeći sudare s drugima ? Prepoznavanje objekata – oblik, materijal, ….

5. bb dd ii ib k t kt i i t t j i it slušati osje ati gledati donositi odluke Mogućadefinicija robota Robotje: mobilanimanipulativanfizičkisustavkojiseautonomno Što će biti u daljnjoj budućnosti godina) ? (možda većza 30 Pojavit će se tzv. personalizirni roboti:  Inteligentne kreature koje mogu hodati, govoriti, misliti, slušati, osjećati, gledati, donositi odluke …. giba kroz nestrukturirani prostor, ostvarujući pritom interakciju s ljudskim bićima ili autonomno obavljajući neki posao umjesto njih. Ovo su tzv. uslužni roboti. Jesu li oni roboti budućnosti ?  Da, to su roboti koji će se uskoro pojaviti među nama, tj. to su roboti neposredne budućnosti. budućnosti ?

6. Meha tronika Mehatronika Senzorski Upravljačka čovjek Roboti? Mehatronički sustavi Mehanika+Elektronika=Mehatronika Senzorski Upravljačka čovjek-robot Mehanička konstrukcija Energetska Aktuatori elektronika sustavi ROBOT elektronika Računalne Programski arhitekture jezici Inteligentno Navigacija upravljanje Komunikacija

7. k l l k k Je li robotika i nešto šire od tehnike? Robotika Nova znanost? Zasebna grana u tehničkoj znanosti?– NE. međudisciplinarna objedinjuje: granatehnikekoja Je li robotikai nešto šire od tehnike? mehaniku, fiziku, matematiku, automatsko upravljanje, elektroniku, računalstvo, kibernetiku, umjetnu inteligenciju, … Robotika je višedisciplinarna i

8. h i kih t ih d j ti Robotika Roboti budućnosti autonomni sustavi – inteligentni i koji će djelovati u zajednici s ljudima=> važna uloga netehničkih disciplina: Fiziologija, psihologija, sociologija, logika, lingvistika, filozofija, etika, teologija, pravo, antropologija, dizajn, Robotika u stvari integrira spoznaje iz gotovo svih područja znanosti – izlog znanosti …

9. MISLIO SAM I URADITI SAV TAJ POSAO ?!? NEĆE LI PRAVLJENJE ROBOTA ONO ŠTO TE DRUGI MAMA TRAŽI DA Zaštoroboti? NEĆE LI PRAVLJENJE ROBOTA I URADITI SAV TAJ POSAO ?!? MISLIO SAM A JA ĆU VELIKI KOJI ĆE NAMJESTITI KREVET NAMJEŠTATI KREVETA ? ONO ŠTO TE DRUGI MOŽEŠ LI MI POMOĆI ? Pristup mjestima koja su za čovjeka opasna ili nedostupna Manji troškovi, a veća kvaliteta i produktivnost rada Starenje stanovništva u razvijenim zemljama (nažalost i u RH) slušati i gledati kao i oni sami Nedostatak radne snage Fasciniranost ljudi kreaturama koje mogu hodati, govoriti, misliti, TI DONESI OLOVKU, DA ĆEMO NE, IDEMO NAPRAVITI ROBOTA BITI VEĆI POSAO OD NAMJEŠTANJA LIST PAPIRA ! KREVET. UMJESTO NAS ! POSAO JE SAMO NAMJESTIM TJERAJU DA RADIŠ. SVOJ KREVET. TOME, OK! Obavljanje poslova koji su za čovjeka umarajući, dosadni ili neprilični

10. Vjerojatno Talos Terminator ( ) ( ) Povijestrobota Prvi robot ? Vjerojatno div Talos, izrađen od bronce ali s Prema grčkoj mitologiji, Talos je bio čuvar i ZFroboti u ZF knjigama, filmovima i igricama Metropolis (1926, 2002), Frankenstein (1931), Robot Monster (1953), Forbidden Planet (1956), Terminator (1984,...), Transformers (1986,...), Intelligence (2001),... više stotina njih Robocop (1987,...), The Matrix (1999,...), Artificial udahnutim životom. zakonodavac otoka Krete. Primjeri ZF filmova:

11. Ok R b ti Nik l mobilni roboti > beži no N li i j d lji ki FER 1960 Prvistvarnirobot? Prvi robot u primjeni ? Oko 1890. – Roboti Nikole Tesle – vjerojatno prvi mobilni roboti => bežično upravljana vozila. Na slici je daljinski upravljano Teslino plovilo. FER: Bubamara (1960-te) 1962. ‐ General Motors –

12. 1950 G ko ja u o i ticala mogla se gibati bez nezgoda “Tortoise” 1950. – William Grey Walter => razvio elektroničku kornjaču ‐ prvo potpuno autonomno vozilo: oči – fotocijevi; uši – mikrofoni; ticala – kontaktni prekidači; pamćenje – kondenzatori; mogla se gibati bez nezgoda te pronaći škrinju i isprazniti ju.

13. A t i j j titi Shakey – 1966.‐1972. Charles Rosen et al., u zadane veličine, oblikai nekoliko soba te ju definirano mjesto. Autori: Nils Nilsson, Stanford Research Institute. Prva mobilna platforma opće namjene. Zadatak: pronaći kutiju boje u prostoru od premjestiti na

14. A t i M L U db lik i i t l ž j Stanford Cart: 1976‐1979. Laboratory. pomiče niz kliznu vodilicu Autori: Hans Moravec et al. u Stanford Artificial Intelligence Sterovizja s 1 kamerom koja se okomitu na optičku os kamere (u jednom prolazu 9 slika): Usporedbom slika u vremenu izračunava se novi položaj vozila. Usporedbom slika iz istog položaja robota izgrađuje se karta prostora. Brzina gibanja 1 m za 10‐15 minuta.

15. PLUTO Carnegie Uni ersity Pan/ kamera 1980. – Rover projekt–MR Pan/Tilt kamera. udaljenosti i kamera Pan/Tilt nosač. montiranina PLUTO (na slici) Autori: Hans Moravec et al. u Carnegie Mellon University. Sinkroni pogon, IC i Sonari, 1975. ‐ Hilare I (Francuski projekt MR‐a): sonari te laserski senzor

16. Hodaju i etveronožni robot Sredinom tih istraživanja a Hodajući četveronožni robot Sredinom1980.‐tih istraživanjaMR‐a tržištu ima veliki broj tvrtki koje proizvode MR‐e 1960.‐ GE Quadruped Tvrtka General Electric doživljavaju “boom”, tako da danas na

17. Stanjesvjetskogtržišta U 2000. godini – ukupno ~1 milijun

18. U se o ekuje prodaja milijuna robota U 2007. robota godini–ukupnooko6,5milijuna Prodaja u mlrd. USDProdaja u komadima * 1000 U 2011. se očekuje prodaja 18 milijuna robota

19. Automobilska industrija Neumorno obavljaju mnoge jednostavne industriji, imaju izvrsnu ponovljivost operacijeu Koliko ih ima: oko 960.000 Japan 350.000; EU 350.000; Ostale Europske države 10.000 SAD 130.000000, 75.000 Azija i Australija

20. Paletizacija Sječenje mesa Industrijska automatizacija Paletizacija u skladištu Sječenje mesa

21. il ij i i ili i pretovarnim zonama Automatskavođenavozila vučna vozila, prijenosnici tereta, viličari namjena => manipulacija materijalom u tvornicama, skladištima, pretovarnim zonama izvorno zasnovani na ukopanim žičanim vodičima ‐ > veliki zahvati u prostoru. novije inačice zasnovane na laserskim senzorima udaljenosti i bar‐kod svjetlećim naljepnicama.

22. Uslužniroboti Autonomna kosilicaRazminiranje (DOK-ING) Autonomni usisavač (~1 milijun) Invalidska kolica Skupljač teniskih loptica Autonomni čistač podova

23. Hodajući roboti Big Dog (Boston Dynamics) Asimo (Honda)

24. Stanjerazvojarobotike Migracija drugih tehnologija u robotiku

25. Stanjerazvojarobotike Migracija robotske tehnologije u druge primjene

26. Generacijerobota 1. generacija 2. generacija 3. generacija

27. Generacije robota ¾ Kao š to se to uvriježilo u drugim industrijskim proizvodima, i za robote je uvedena vremenska i funkcionalna podjela na generacije. tzv. ¾ Govori se o prvoj, drugoj i trećoj generaciji robota. ¾ Obilježjem robotske generacije smatra se složenost informatičkog sustava robota, š to znači njegov funkcionalni sadržaj.

28. Generacije robota 1. generacija ¾ Programirani roboti - obuhvaćarobote koji sesada primjenjuju. ¾ Njih karakterizira čisto upravljanje. ¾ Prema slici to je upravljački lanac upravljački uređaj -prigon - mehanizam ruke -prihvatnica, pa nema povratne informacije.

29. Generacije robota 1. generacija ¾ Ti su roboti bez osjetila is vrlo ograničenom od atributa inteligencije imaju samo pamćenje je pohranjen program. »inteligencijom«., (memoriju), ukoje ¾ Uz ograničenu inteligenciju i osjete, znatno zaostaju u spretnosti i pokretljivosti u odnosu prema čovjekovoj ruci. ¾ Ipak djelotvorno mogu obavljati samo niskokvalificirani pa i okolina mora biti visokoorganizirana. rad, ¾ Postoji mogućnost da se ugradi i pokoji senzor, što bitno ne mijenja svojstva robota prve generacije.

30. Generacije robota 1. generacija ¾ Roboti prve generacije vjerojatno će i ubuduće biti najrašireniji jer zadovoljavajuće rješavaju problem rukovanja u jednostavnijim slučajevima, koji su i najčešći u industrijskoj primjeni.

31. Generacije robota 2. generacija ¾ Senzitivni roboti-opremljenaje nizomsenzora (vizualni, taktilni, sile), a mogu imati isustave za raspoznavanje. ¾ Roboti preko senzora dobivaju informacije o stanju okoline, a pomoću jednostavne logike ugrađene u računalo takvi roboti imaju mogućnost reagiranja. ¾ U tim je slučajevima već riječ o regulaciji s petljom povratne veze (slika).

32. Generacije robota 2. generacija ¾ Uz pamćenje, tiroboti imaju mogućnost logičke odluke: da ili ne. donošenja jednostavne ¾ Na taj se način kontrolom sile mogu zaštititi uređaji, smanjiti organiziranost okoline (slaganje, orijentacija predmeta), a konačni je cilj da robot može predmete »vaditi iz kutije« (engl. pick-from- the-box).

33. Generacije robota 3. generacija ¾ Inteligentni roboti -opremljenaje,osimsustavima za raspoznavanje, iračunalima nove generacije. ¾ Prema slici to je vođenje multivarijabilnog procesa s v i š e izlaznih i ulaznih varijabli.

34. Generacije robota 3. generacija ¾ Cijeli bi sustav trebao imati svojstva višeg stupnja inteligencije,tj.donošenjaodlukaudeterminiranimuvjetima (analiza), učenje i (sinteza). odlučivanjeunedeterminiranirn ¾ Za tu je umjetnu inteligenciju najbitnija mogućnost učenja (povezuje nova iskustva s postojećim znanjem). ¾ To se može postići modelom vanjskog svijeta ugrađenim u memoriju računala, odnosno datotekom. ¾ Uspoređivanjem s dobivenim informacijama iz vanjskog svijeta, robot samostalno reagira na vanjske promjene, tj. donosi odluke bez programske upute.

35. Generacije robota - zaključak ¾ Roboti s umjetnom inteligencijom još su budućnost, a trebali bi zamijeniti čovjeka u nepovoljnim uvjetima na dnu oceana, u svemiru, u ozračenoj okolini. ¾ Određivanje generacije robota može s provesti i s druge točke gledanja. ¾ Neki se tehnološki zadatak po pravilu rješava u tri hijerarhijske razine. ¾ Na najvišoj, strateškoj razini, postavlja se cilj, razrađuje idejno rješenje razbijanjem na rješenja djelomičnih problema.

36. Generacije robota - zaključak ¾ Na taktičkoj razini djelomični se problemi algoritmiraju i donose odluke. ¾ Na operativnoj razini upravlja se izvođenjem tih algoritama. ¾ Kao i čovjek, robot preuzima operativni zadatak upravljanja osnovnim operacijama, a okolina je visokoorganizirana (prva generacija).

37. Generacije robota - zaključak ¾ Na taktičkoj se razini donose odluke u složenim operacijama, a iz okoline se stalno dobivaju aktualne informacije (druga generacija). ¾ Konačno, na najvišoj, strateškoj razini određuju se ciljno usmjerene operacije; mora postojati složeni model okoline, prema kojemu se donose odluke u smislu postavljenog cilja (treća generacija).

38. Generacije robota - zaključak

39. ¾ Budući da su različita shvaćanja o tome što je robot, i tu podjelu treba uzeti uvjetno. ¾ Dogovorno se među robote mogu ubrojiti i uređaji s čvrsto spojenom automatikom(hardverski automati) koji samo uzimaju predmeteiodlažuih(engl.pick-and-place),aizvedeni su jednostavnom tehnikommale automatike. ¾ I granična su područja »siva«: da li i koliko senzora određuje prvu ili drugu generaciju, koji stupanj umjetne inteligencije određuje treću generaciju?

40. MEHANIZAM ROBOTA

41. Mehanizam robota ¾ Osnovno značenje u proučavanju robotskog mehanizma ima njegova kinematička struktura koja je definirana načinom povezivanja pojedinih članaka izglobova. ¾ Zato ćemo najprije govoriti o osnovnim pojmovima iz kinematike, te o kinematičkoj imehaničkoj strukturi robota.

42. Osnovni kinematički pojmovi ¾ Slobodno se tijelo u kartezijskom prostoru može gibati na šest neovisnih načina (slika):

43. Osnovni kinematički pojmovi ¾ Tri translacije (pomaka) duž koordinatnih osi x, y, z, čime se postiže pozicioniranje točke nekog tijela u prostoru; ¾ Tri rotacije (zakreta) oko koordinatnih osi, čime se omogućuje orijentacija tijela prema toj točki, tj. pozicioniranje druge točke tijela koja je čvrsto povezana s prvom. ¾ Orijentacija se može ostvariti samo rotacijom oko međusobno okomitih osi.

44. Osnovni kinematički pojmovi ¾ Za slobodno tijelo čije se gibanje u prostoru određuje pomoću šest parametara, kažemo da ima šest stupnjeva slobode gibanja: f = 6. ¾ Ako se jedno tijelo mobilno veže na drugo, nastaje zglob, što smanjuje mogućnosti gibanja, pa je f < 6. ¾ Ima različitih izvedbi zglobova, a nekoliko jednostavnijih prikazano je na slici dalje.

45. Osnovni kinematički pojmovi

46. Rotacijski zglob (zakretanje oko jedne osi), sa f = 1

47. Osnovni kinematički pojmovi Translacijski zglob (pomak duž jedne osi), sa f = 1

48. Osnovni kinematički pojmovi Vijčasti zglob (vezano zakretanje oko osi i pomak duž nje), sa f= 1 - zglob se helikoidalno giba;

49. Osnovni kinematički pojmovi Valjkasti zglob (zakretanje i pomak valjka unutar šupljeg valjka), saf = 2;

50. Osnovni kinematički pojmovi Kuglasti zglob (tri neovisna zakretanja kugle unutar šuplje kugle), saf = 3 - sličnost s ljudskim zglobom.

51. Osnovni kinematički pojmovi ¾ To su sve pasivni zglobovi koji nemaju pokretačke prigone. ¾ Najvažnije mjerilo kvalitete jednog zgloba jest krutost odnosno otpor prema svakome nepoželjnom gibanju, a tome pogoduje manji broj stupnjeva slobode gibanja. ¾ I sa stajališta konstrukcije, kao i pogonskih uvjeta, poželjno je da zglobovi imaju što niži stupanj slobode gibanja (SSG). ¾ Zato se osnovnim smatrarotacijski zglob,tetranslacijski zglob, sa f = 1, a svi zglobovi sa f > dva zgloba. 1 mogu se svesti na ta

52. Osnovni kinematički pojmovi ¾ Shematski prikaz osnovnih zglobova: ¾ rotacijski

53. Osnovni kinematički pojmovi ¾ Shematski prikaz osnovnih zglobova: ¾ translacijski zglob

54. Osnovni kinematički pojmovi ¾ Za prikazivanje kinematičkih struktura robota prikladna je apstraktnakinetičkashema,kinematičkilanac. ¾ Prema slici to je, zapravo, niz čvrstih, krutih tijelakoja se označuju kao članci (segmenti) S 1, S 2,.., njih povezuju zglobovi (artikulacije) A 01, A 12,...

55. Osnovni kinematički pojmovi ¾ Predodžbu izgleda članaka daje slika: ¾¾¾¾ ---- lijevo je odljevak od lakogmetala desnosuzavareniprofili. ¾ Preporučljivo je da masa bude štomanja,a krutostšto veća.

56. Otvoreni kinematički lanac ¾ Otvoreni kinematički lanac na slici tipičan je za robote; - p o četni članak S o vezan je za čvrstu podlogu-krajnjičlanakS 4 nosiprihvatnicu. ¾ Kako svaki zglob ima f ruka i šaka sa n zglobova F = n* f = n*1=n = 1, cijeli kinematički lanac ima: stupnjeva slobode gibanja. odnosno ¾ Roboti s centraliziranim prigonima u podnožju imaju otvorene razgranate kinematičke lance.

57. Zatvoreni kinematički lanac ¾ Zatvoreni kinematički lanci imaju smanjeni stupanj slobode gibanja. ¾ Na slici je F = 0 (jer tri rotacijska zgloba tvore čvrsti trokut)

58. Zatvoreni kinematički lanac ¾ Na slici je F =1 (jer se od četiri rotacijska zgloba samo jedan može slobodno gibati).

59. Zatvoreni kinematički lanac ¾ Na slici je F = 1 (jer se od tri rotacijska i jednog translacijskog zgloba opet samo jedan može slobodno gibati).

60. Kinematički lanci ¾ Treba podsjetiti da je u otvorenom kinematičkom lancu za svakistupanj slobode gibanja potreban neki prigon, tj. između dva susjedna članka treba dovesti energiju koja se pretvara u sile ili momente. ¾ To suaktivnizglobovi,zakojeje,osimdovodaenergije, potrebanizatvorenikinematičkilanac. ¾ Shematski jeprikazanaktivnizglobkadjeprigoncilindar odnosno motor s pužnim prijenosom.

61. Kinematički lanci ¾ Često se utoku radnog ciklusa robota koji su u montaži događa da se otvoreni kinematički lanac zatvara: - kada alat (npr. brus) dodiruje površinu obratka. - pritom mogu nastati znatne sile i momenti koji se moraju uzeti u obzir.

62. Kinematičke strukture robota ¾ Robot sa šest stupnjeva slobode gibanja može postići potpuno pozicioniranje (tri glavne osi ruke) te orijentaciju (tri pomoćne šake). ¾ To je potpuno pokretljivi manipulator. ¾ Na postolju je smještena ruka sa tri obavezna prigona (aktuatora); -na to se serijski nadovezuje korijen šake sa tri rotacijska prigona; osi -navrhušakejemontiranaprihvatnica(hvataljka, alatka, senzor).

63. Kinematičke strukture robota ¾ To je primjer kako članci rukeišakerobotadjelujuserijski, štojeiosobinavećinerobota. ¾ Na slici gore - GADFLY-robot, prihvatnice djeluju paralelno. čiji članci pri pomicanju

64. Kinematičke strukture robota ¾ Prema maksimalno pokretljivoj i spretnoj čovječjoj ruci, koja ima 32 stupnja slobode gibanja, i tisuće osjetila položaja, sile i temperature, robot djeluje nezgrapno i teško. ¾ Povećanje broja stupnjeva slobode gibanja tehnički je veoma složeno. ¾ Ipak seprimjenjujeredundantnostrobotskihosi,i to zbog sljedećih razloga: - ruka takvog robota može zaobići prepreke, npr. pri radu na unutrašnjosti karoserije; - može se postići optimiranje utroška energije, kao u slučaju čovječje ruke; - takva je ruka popustljiva (engl. compliance), što je velika prednost pri radu.

65. Kinematičke strukture robota ¾ Općenito se može reći d a v e ći broj stupnjeva slobode gibanja sve više ograničava funkcionalnost robota. ¾ Tako se smanjuje točnost, povećava kompjutorsko vrijeme, otežava prijenos energije duž članaka, a jasno da se povećavaju i troškovi. ¾ Zato se teži da se broj zglobova smanji iispod šest, čak ikad se pojavljuju redundantni zglobovi.

66. Minimalne strukture ¾ Svaki robot mora imati barem mogućnost pozicioniranja u prostoru-jer bez toga nema robota. ¾ Zato sestrukturasatristupnjaslobodegibanjanaziva minimalna konfiguracija. ¾ Sa tri stupnja slobode gibanja pozicionira se korijen šake, a stvarno je zanimljivpoložajvrha prihvatnice. ¾ Uz dvaosnovnazglobaruke(RiT)itristupnjaslobode gibanja, postoji mogućih konfiguracija kojesushematski prikazane na slici dalje.

67. Minimalne strukture ¾ Mogućekinematičkestrukturezaf=3 ¾ Svaka struktura ima svoje prednosti i mane, a općenito se može reći da rješenja s rotacijskim zglobovima imaju jednostavniju mehaničku konstrukciju, složenije programiranje gibanja i brži su od translacijskih.

68. Minimalnestrukture Od njih se upotrebljavaju: ¾ kartezijska struktura TTT ¾ cilindrična struktura RTT ¾ sferna struktura RRT ¾ revolutna struktura RRR.

69. Kartezijska struktura ¾ Mogu se očitati sljedeće kartezijske (vanjske) koordinate, sve u odnosu prema referentnim koordinatama (unutrašnjim) samog robota:

70. Kartezijska struktura ¾ Na slici jecrtkano prikazan manipulacijski (radni) prostor. ¾ Unutar tog prostora ruka robota može dovesti vrh prihvatnice.

71. Kartezijska struktura rad robota također je potrebno ¾ Zasmještaj i prostor znatikolizijski (nasliciprikazancrtkano). ¾ Njega čini sam obujam robota i pokretni dijelovi koji ga mogu ispuniti, a izvan su manipulacijskog prostora.

72. Kartezijska struktura ¾ Nastoji sedaomjermanipulacijskogikolizijskogprostora bude što veći.

73. Kartezijska struktura ¾ Kartezijska se struktura često koristi u alatnim strojevima jer je kruta, pa se može postići dobra točnost; manje brzine nisu kritične. ¾ To je islučaj s mjernim robotima (prošlo predavanje). ¾ U montaži je povoljan manipulacijski prostor u obliku kvadra, a osim toga, prihvatnica se po pravilu giba u smjeru pravokutnih osi. ¾ Zbog toga je i algoritam upravljanja jednostavan. ¾ Kartezijska je struktura naročito prikladna za modularnu gradnju, te se može znatno mijenjati manipulacijski prostor.

74. Cilindrična koordinate: struktura ¾ Kartezijske su ¾ Cilindrična struktura ruke robota RTT

75. Cilindrična struktura ¾ S obzirom na građu, RTT-struktura ima slična svojstva točnosti i krutosti kao i TTT- struktura. ¾ Upotrebljava se zaopsluživanjealatnihstrojevajerse mijenjanje obradaka obavlja u horizontalnom smjeru.

76. Sferna koordi nate: struktura ¾ Kartezijske su ¾ Sferna struktura ruke robota RRT.

77. Sferna struktura ¾ Jedan od prvih industrijskih robota uopće - Unimate, firme Unimation ima tu strukturu. ¾ Zapravo, većina prvih industrijskih robota 1960-tih godina u SAD bili su cilindrične ili sferne strukture, i to zbog relativno lakog načina upravljanja. ¾ RRT-struktura imavelikufleksibilnost upristupuodređenoj lokaciji, a srednje je nosivosti. ¾ Robot takve strukture primjenjuje se za točkasto zavarivanje i za opsluživanje.

78. Revolutna struktura ¾ Kartezijske koordinate prihvatnice u odnosu prema vanjskom prostoru jesu:

79. Revolutna struktura ¾ RRR-struktura ponajvišepodsjećanačovječjuruku: ¾ rame ¾ lakat ¾ šaka. ¾ Kao i u čovjeka, svi su zglobovi rotacijski. ¾ Na rotacijskizglobramenanastavljajusezglobovilaktai zapešća.

80. Horizontalna pregibnaruka ¾ Takvu strukturuimarobotnaslici: ¾ Razvijen je1981.g.uJapanu,anatržištujepoznatpod nazivom SCARA (engl. Selected Compliance Assembly Robot Arm).

81. Horizontalna pregibna ruka ¾ Razvoj računalaomogućiojeprogramiranjesloženih algoritama vođenja. ¾ Struktura RRR-R sa slike prije ima nosivi stup velike što osigurava dobru nosivost mase i do 30 kg. krutosti, ¾ Osim toga, rotacije su smještene u horizontalnoj ravnini, pa se redundantnošćupostižepopustljivostrukeutojravninikaoi mogućnost obilaženja prepreke. ¾ Zbog svojihsvojstavaveomajepogodanprimontaži (umetanje).

82. Mehanički podsustavi robota ¾ APRA-Renault (robot, Francuska) ¾ to je robot sa pet stupnjeva slobodegibanja ¾ pogon jeelektrični ¾ elektromotori reduktora ¾ zanimljivo je uočiti M1doM5 zakrećupojedinečlankepreko kako je statički uravnotežen drugi članak: elektromotor M3 smješten je tako da čini protutežu s prijenosnim pužnim mehanizmom

83. Mehanički ¾ APRA- Renault (robot, prigone podsustavi robota Francuska)imadecentralizirane ¾ njihove su mase direktno vezane začlanke i njihove zglobove ¾ nema većih problema oko prijenosnika gibanja, ali mase prigona smanjuju dinamičke performanse robota

84. Mehanički podsustavi robota ¾ postoje irobotskeizvedbescentraliziranimprigonima smještenim u postolju ili blizu njega ¾ takva izvedba zahtijeva drukčije prijenosne mehanizme su remeni, lanci, navojna vretena, zupčaste letve i sl. kaošto ¾ gibanje se teško prenosi preko više zglobova; trenje mehaničkih prijenosa smanjuje korisnu snagu i točnost; ¾ elastičnost dijelova prenosnika pogoduje vibracijama ¾ smanjuju se sile, ali se povećava brzina gibanja ruke robota

85. Mehanički podsustavi robota ¾ Tokyo Keiki (robot, Japan ) ¾ četiri stupnja slobode gibanja i hidrauličkim prigonom

86. Mehanički podsustavi robota ¾ cilindri C1 i C2 preko lanca L1 zakreću osovinu 0 ¾ cilindar C3 daje vertikalni pomak platformi P ¾ cilindar C4, zajedno sa dva kinematički vezana daje paralelni pomak paralelograma, ¾ naime, kad cilindar C4 zakrene članak Sl za neki kut, za isti ali suprotni kut lanac L2 zakrene članak S2 ¾ hidromotor HM obavlja orijentaciju oko uzdužne osi ¾ cilindar C5 steže kliješta hvataljke

87. Postolje ili podvoz ¾ postolje robota nalik je i na postolje alatnog stroja ¾ osnovna željeza pločamožebitilijevanailizavarenaod profilnog ¾ dok je alatni stroj obično stojeći, pričvršćen za pod, robot ima više mogućnosti pričvršćenja

88. Postolje ¾ Tipovi postolja i podvoza: ilipodvoz ¾ a) stojeće postolje ¾ b) zidno postolje ¾ c) stropno postolje ¾ d) portalno postolje; podvoz u obliku e) tračnice f) kolica

89. Postolje ili podvoz ¾ postolje robota može biti konzolno izvedeno i pričvršćeno pod, zid ili strop, ili pak portalno izvedeno na ¾ u svim je tim slučajevima stupanj slobode gibanja podvoza f = O ¾ ako je postolje pokretljivo, govori se o podvozu robota ¾ podvoz može biti na tračnicama sa stupnjem slobode gibanja podvoza f = 1 ¾ može biti na kolicima, sa stupnjem slobode gibanja podvoza f = 2

90. Ruka i šaka ¾ promatrajuć i funkcionalnos t, dosada ruka i šaka robota se odijeljeno analizirala ¾ tri zgloba (rotacijska ili translacijska) pozicioniranje prihvatnice u prostoru, ruke omogućuju potpuno a tri zgloba šake (samo rotacijska!) osiguravaju potpunu orijentaciju prihvatnice ¾ s konstrukcijskog stajališta, zglobovi ruke i šake čine cjelinu ¾ u daljim razmatranjima ruka i šaka promatrati će se kao cjelina kojojjezadatakdavodiprihvatnicupremapredviđenome upravljačkom algoritmu

91. Ruka i šaka ¾ pri projektiranjurobotaodlučujućuuloguimaizbor kinematičkog lanca: ¾ veći broj zglobova znatno povećava pokretljivost (prednost) ¾ mehanička konstrukcija složenija i skuplja (nedostatak) ¾ krutost (i točnost) su smanjeni (nedostatak) ¾ teže je riješiti energetske i informacijske vodove (nedostatak) ¾ opseg informacijske podrške se povećava (nedostatak) ¾ Treba paziti i na izbor tipa zglobova: ¾ rotacijski su mehanički jednostavniji ¾ zahtijevaju složenije algoritme upravljanja ¾ s translacijskim je zglobovima obrnuto

92. Ruka i šaka ¾ za neke je operacije potrebna velika pokretljivost (npr. lučno zavarivanje) ¾ da serobotneopteretidodatnimzglobovima,možemuse dodatiperiferniuređajsvišestupnjevaslobodegibanja ¾ prikazano je takvo rješenje: robotu sa šest stupnjevaslobode gibanja(rotacijskih)dodan jemanipulatorsjednim stupnjem lobode gibanja (rotacijskim) ¾ oni supovezanisupravljačkimuređajemkojiistodobno upravlja sa sedam osi

93. Prijenosnici snage Energetski prigoni u robotima najčešće su elektromotori s rotacijskim gibanjem ili hidraulički cilindri s translacijskim gibanjem Snaga se prenosi na rotacijski ili mehaničkih prijenosnika snage: translacijskizglobpomoću zupčastog prijenosnika zupčaste letve sazupčanikom navojnog vretena s maticom zupčastog remena lanca zglobne poluge Energetski prigoni i prenosnicisnage spajaju seu zatvoreni kinematički lanac, što čini aktivni zglob

94. Prijenosnici snage Elektromotori imaju male momente i velike kutne brzine odnosu prema sporohodnim mehanizmima u Zato su potrebni zupčasti prijenosi, reduktori koji smanjuju kutne brzine i ujedno u istom prijenosnom omjeru povećavaju moment, što značii stotinjak puta Novo rješenje zupčastog prijenosa sa samo jednim stupnjem bez labavosti daje harmonički prigon i Naoko je sličan planetarnoj izvedbi s pomičnim osima, ali on to nije Osi mogu biti i pod kutom od 90° kao pri pužnom prijenosu (elektromotor Ml robota APRA-Renault)

95. Elementi mehaničkogsustava Segmenti (engl. links) Uležištenja Osovine (vratila) Prijenosnici gibanjai momenata Kompenzatori gravitacijskog djelovanja Prihvatnica

96. Segmenti osiguravaju čvrstoću i krutost konstrukcije okrugli, kvadratni, rešetkasti,... što lakši materijali rastavljivi spojevi modularna gradnja

97. Uležištenja omogućuju rotaciju/translaciju SSG-a klizni, kotrljajući trenje (suho i viskozno) svestina minimum

98. Osovine (vratila) prenose gibanja i sile (momente) potrebni ih je uležištiti na dva mjesta

99. Prijenosnicigibanjaimomenata zupčasti lančani harmonički

100. Harmonički prijenosnici gibanja i momenata

103. Kompenzatori gravitacijskog djelovanja mehanički

104. Prihvatnice rješavaju problem orijentacije i hvatanja imaju samo rotacijske SSG

115. Ograničenjamehaničkogsustava q<q< q max < q&q& q & m ax T < T max

116. J Kinematikaupravljanekoordinate qm,qm,TmTm = qq/N m JmJm N q,T q&q& = q&mq&m /N MOTOR REDUKTOR q&q& = q&q& /N m 0 T = T m N LINK

117. J Dinamikaupravljanekoordinate qm,qm,TmTm q&q& = q&q& JmJm N max q,T MOTOR REDUKTOR T T m N q&q& == 2 J 0 + J J m N 0 ∂q&∂q& J0J0 =⇒ N = 0 ∂N∂N J m LINK

118. ENERGETSKI SUSTAV ROBOTA

119. Hidrauličkipogon Cilindar Motor Q,p A Q Q ω=ω= v=v= qrqr A F = pA T = pq r

120. Upravljanjehidrauličkimpogonom razvodnik3/4 ♦ servo-razvodnik

121. Povratnavezaielektro-hidraulički servo-razvodnik ϕ ϕ re f POTPOT

122. Usporedba s električnim pogonom hidromotorelektromotor Težina11+ Veličina11+ Inercija11+

123. Prednosti hidraulike fluid je male stišljivosti fluid je velike toplinske vodljivosti fluid ne podliježe zasićenju uređaji su trajni i pouzdani Nedostaci hidraulike uređaji su skupi (zbog visoke kvalitete izrade) problem održavanja čistoće i viskoznosti fluida potreba za povratnim vodovima za fluid

124. Pneumatski pogon simboli slični onima u hidraulici problem stišljivosti zraka potreba za regulacijomprotokai tlaka zraka kod robota se uglavnom ne koristi

125. Električnipogon Istosmjerni motori Sinkroni motori Asinkroni motori Koračni motori Linearni motori Piezoelektričnimotori Transformacija struje u moment (silu).

126. Opća momentna karakteristika T n

127. Karakteristike motora na ABB robotima malisrednjiveliki TnTn Nm1.7512 T max Nm4.513.526 InIn A3.89.523.3 KmKm Nm/A0.450.480.88 R Ω 3.80.70.12 JmJm kgm 2 1.3x10 -4 4.7x10 -4 3.52x10 -3 PkW0.71.95.8 U max V2729 Mkg4.48.220.8

128. Upravljačkajedinicamotora MOTOR upravljanje energija

129. Prednosti koračnih motora nije potrebna povratna veza pa je niža cijena jednostavno upravljanje moguće poboljšavati momentnu karakteristiku Nedostaci koračnih motora moguć gubitak koraka omjer snaga/veličina je manji nego kod DC motora

130. Step MotorDriveUnit korak smjer DRIV E UNIT q STEP MOTOR

131. Karakteristike koračnog motora BERGER LAHR RDM 5913/50 korak°0.72/0.36 faza-5 T hold Nm4 T max Nm3.1 InIn A/fazi2.8 R Ω 1 JmJm kgm 2 1.8x10 -4 PW160 (do 8kHz) Φ xL mm84x130 Mkg

132. Piezolektrični motori

133. Montaža motora

134. MJERNI SUSTAV ROBOTA

135. Senzoriunutarnjih stanja Mjerenje položaja z mikroprekidač z potenciometar z apsolutni enkoder Mjerenje brzine z tahometar z inkrementalni enkoder z inkrementalni z rezolver enkoder Mjerenje sile/ubrzanja z tenzometarske trake z integrirani senzor

136. Senzori vanjskihstanja Matričnisenzor opipa Ultrazvučni senzor Infracrvenisenzor Vizualni senzori

137. Mikroprekidač detektira dolazak u određeni položaj digitalni oblik informacije principi: mehanički, induktivni, kapacitivni,optički,...

138. Potenciometar U0U0 L uiui 300 o x=x= u U i ϕ=ϕ= 0 x U 0 nedostaci z trošenje z smetnje z potreban prednosti z niska cijena z mjeri apsolutni iznos AD pretvornik L uiui x = U

139. Apsolutnienkoder 012345678910111213141501234567891011121314151 013267541213151410119801326754121315141011981 ♦ Grayev kod

140. Inkrementalnienkoder z = 12 α =360/z/z A B A B

141. b ABAB REVERZIBIL NO BROJILO μPμP prednosti z visokatočnost i pouzdanost z mali moment inercije z moguć prijenos signala na veće udaljenosti nedostaci z mjeri relativni iznos koordinate z osjetljiv na vlagu i vibracije

142. qmqm qb N b MOTOR ID REDUKTOR ID ♦ direktnomjerenje ♦ indirektnomjerenje αbαb q=q= α q=q= b N LINK

143. Mjerenjepoložajasuportaalatnogstroja b=b max b=0 h ID pomakklizačaza jedanimpulsID-a: Δ x = h α /360° položaj klizača: x = b Δ x opseg brojenja brojila: b max =( L 360°)/(h α ) x L

144. Primjer: α = 1° (z=360) h = 5 mm L = 1 m Rješenje: Δ x = 0.0138888888 mm b max = 72 000 n = 17 bitova

145. zS2S1yS3xzS2S1yS3x Bezkontaktno“direktno”mjerenjepoložaja S1S1 Æ R1R1 S2S3S2S3 Æ R2R3R2R3 Æ

146. S1S1 S2S2 S4S4 S3S3

147. Tahomet ar N q u MOTOR REDUKTOR u=u= Kq & TAHO prednosti z direktno mjerenje nedostaci z značajno dinamičko opterečenje z nelinearna ovisnost kod malih brzina z potreban AD pretvornik

148. Mjerenjesile/ubrzanjatenzometarskim trakama R1R1 R3R3 R 1 R 4 = R 2 R 3 U0U0 F = K T u R R 2 4 višekomponentnisenzorsile (za šaku) u

149. Matričnisenzoropipa 032561246056320032561246056320 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

150. Ultrazvučnisenzori L i = v 0 Δ t / 2

151. Infracrveni senzori

152. Vizualni senzori opći pogled karakterističan pogled

153. Parametar oblika (opseg ) 2 = p površina p = 4π4π =12.56 p =16p = p = 18 p=

154. 121314151617181920p

155. SlikakaoRGBRGBmatrica 10 4 15 1 74 86 89 72 93 11 2 12 2 88 92 99 91... 13 3 13 1 15 5 15 8 64 66 88 71 98 10 2 98 99 98... 14 3 16 5 15 3 62 76 81 75 76 95 10 8 10 9 10 8 93 94 96 97... 14 1 14 2

156. R GB

157. SlikakaoBWmatrica 15 5 15 8 64 66 88 71 98 10 2 98 99 98... 14 3

158. Histogram g 10000 5000 0 piksela)255 P = 255 ∑P=0∑P=0 N P (i P ) = ukupni broj piksela slike N P (broj piksela) 0 i P (intenzitet piksela)

159. Obrada slike – RGB Æ BW

160. Obradaslike-binarizacija x y for x:=1 toLdo for y:=1 to H do if s(x,y) <g then s(x,y)=0 else s(x,y)=255; 0=crno255=bijelo

161. Obradaslike-površina HL površina = ∑∑ s( x, y) y = 1 x = 1 =0=0

162. Obradaslike-opseg s(x,y) s(x,y) = ∂S∂S = abs { s(x + 1,y) S = x ∂x∂x D = S x ⊕ S y HL opseg = ∑∑ d ( x, y = 1 x = 1 y) = 0 ∂S∂S S = = { s( x, y) s( x, y) = abs [ s( x, y + 1) − s( x, y) ] } y ∂y∂y −s(x,y)}[]−s(x,y)}[]

163. Ostali parametriprepoznavanja broj stranica (vrhova) odnos stranica kut između stranica sadržaj oblika (okruglo+kvadratno) boja !!!???...

164. Dodatni elementiprepoznavanja koordinate težišta orjentacija stranica...

165. Stereo vid lijevo okodesno oko

166. Detalj slike

167. UPRAVLJAČKI SUSTAV ROBOTA

168. Vezačovjek-robot UPRAVLJAČ KA JEDINICA TEACH

169. Struktura upravljačkogračunala PROCESOR DIGIT AL I/O RAMA/DD/A PWM NET FLASH TIMER monitor keyboard disk USB RS232 RS485...

170. Privjesak za učenje robota RM501 OFF/ON 5 B B 4 S S 3 E 9 E 2 8 MOV P P ENT REV ÕOÖ ÖCÕ MOVEMASTER RM-501 TEACHING BOX INC DEC X X P.S P.C Y  Y ⊗ NST ORG Z Z TRN WRT R R OPTION NOR 1 7 OPTION 0 6 MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION

175. Literatura 1. 2. 3. T. Šurina, M. Crneković, Industrijski roboti, Školska knjiga, Zagreb, 1990. M. Crneković, Industrijski i mobilni roboti, predavanja, FSB – Zagreb B. Jerbić, Zavod za robotiku i automatizaciju proizvodnih sustava-Katedra za projektiranje izradbenih i montažnih sustava, projekti, FSB – Zagreb B. Jerbić, Z. Kunica, Inteligentni montažni sustavi, predavanja, FSB – Zagreb B. Jerbić, Projektiranje automatskih montažnih sustava, predavanja, FSB – Zagreb Z. Kovačić, V. Krajči, S. Bogdan, Osnove robotike, Grafis, Zagreb, 2000. 4. 5. 6.