Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

CONTRIBUTIA STANDARDELOR IN PROIECTAREA SI CONSTRUCTIA ROBOTILOR INDUSTRIALI

1,489 views

Published on

Robotul, trebuie să reprezinte un fel de copie umană care înţelege limbajul uman, are gândire proprie, execută cu promptitudine dispoziţiile date de oameni, are toate simţurile omului şi în plus o mare viteză de mişcare.

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

CONTRIBUTIA STANDARDELOR IN PROIECTAREA SI CONSTRUCTIA ROBOTILOR INDUSTRIALI

  1. 1. CONTRIBUŢIA STANDARDELOR ÎN PROIECTAREA ŞI CONSTRUCŢIA ROBOŢILOR INDUSTRIALI Drd.Ing. Mihaela SIMION, Prof.Dr.Ing. Mircea BEJAN Universitatea Tehnică din Cluj Napoca
  2. 2. Din cele mai vechi timpuri, omul a căutat să-şi uşureze munca sau aceasta să fie preluată parţial ori în totalitate de o maşină. O consecinţă a dezvoltării tehnice, a avântului tehnologiei şi automatizarea şi cibernetizarea complexă a proceselor de producţie, axată pe dorinţa omului de a-şi înlesni/diminua activităţile, a constituit-o apariţia robotului, un automat care preia parţial sau integral muncile acestuia. Robotul, trebuie să reprezinte un fel de copie umană care înţelege limbajul uman, are gândire proprie, execută cu promptitudine dispoziţiile date de oameni, are toate simţurile omului şi în plus o mare viteză de mişcare.
  3. 3. În lucrarea „Roboţii universali ai lui Rossum”, scriitorul ceh Karol Čapek (1890-1938) este primul care dă denumirea de robot unui astfel de automat[1]. Biochimistul şi scriitorul american de origine rusă, Isac Asimov (n. 1920), extrage din această carte şi enunţă cele trei principii ale unui robot[2]. De-a lungul timpului au apărut diferite denumiri ca robot industrial, robot cosmic etc. [1] denumire ce derivă din slavonul „robota”, însemnând muncă. [2] · un robot nu poate leza o fiinţă umană sau nu poate asista inactiv la o primejdie în care este implicată aceasta; · un robot trebuie să se supună comenzilor date lui de către fiinţele umane, cu excepţia acelora care nu respectă primul principiu; · un robot trebuie să se protejeze pe sine însuşi de la vătămări, cu excepţia cazurilor în care s-ar încălca primele două principii.
  4. 4. Issac ASIMOV, în 1965 2 ianuarie 1920 Petrovichi (Bielorusia)– 6 aprilie 1992 New York (SUA) – 72 ani Philadelphia – Navy Yard, 1944
  5. 5. Structura generală a roboților industriali depinde foarte mult de utilitatea și scopul pentru care sunt produși. Funcțiile de bază sunt reprezentate de: •subsistemul cinematic; •subsistemul de acționare; •subsistemul de comandă și programare; •subsistemul senzorial.
  6. 6. Subsistemul cinematic cuprinde structura capabilă să execute mișcările pentru a acționa asupra mediului înconjurător. Astfel în funcție de mediul în care este folosit, robotul poate fi dotat cu: • roți; • șenile; • picioare mecanice; • diverși suporți • benzi transportoare
  7. 7. Organul de execuție al robotului este alcătuit dintr-un lanț cinematic închis sau deschis oferind diverse grade de libertate prin intermediul cărora dispozitivul de lucru poate acționa: • mână mecanică; • dispozitiv de manevrare; • dispozitiv de apucare Aceste dispozitive finale ce interacționează direct cu prelucrarea finală a obiectelor supuse unui ciclu de producție, pot fi înlocuite cu dispozitive specializate pentru anumite operații tehnologice: vopsire, sudare, testare etc.
  8. 8. “ Un robot industrial este un mecanism de manipulare automată , aservit în pozi ie ,ț reprogramabil , polivalent , capabil să pozi ioneze i săț ș orienteze materialele, piesele , uneltele sau dispozitivele specializate , în timpul unor mi cări variabileș i programate , destinateș executării unor sarcini variate.” Norma franceză NF E61-100/1983 define te robotul industrial:ș
  9. 9. “ robo ii industriali sunt automateț mobile universale , cu mai multe axe , ale căror mi cări sunt liberș programate pe traiectorii sau unghiuri , într-o anumită succesiune a mi cărilor i în anumite cazuriș ș comandate prin senzori. Ele pot fi echipate cu dispozitive de prehensiune, scule sau alte mijloace de fabrica ie i pot îndepliniț ș activită i de manipulare sauț tehnologice.” După norma germană VDI 2860 BI.1
  10. 10. “robotul industrial este ma inaș automată care reprezintă ansamblul manipulatorului i alș dispozitivului de comandă reprogramabil , pentru realizarea în procesul de produc ie aț func iilor motrice i de comandă ,ț ș înlocuind func iile analoage aleț omului în deplasarea pieselor si/sau a uneltelor tehnologice.” După norma rusă GOST 25685-83
  11. 11. Define te robotul industrial caș :”...un sistem mecanic dotat cu func ii motoareț flexibile analoage celor ale organismelor vii sau combină asemenea func ii motoare cu func iiț ț inteligente , sisteme care ac ioneazăț corespunzător voin ei omului.”ț În contextul acestei defini ii, prin func ie inteligentăț ț se în elege capacitatea sistemului de a executa celț pu in una din următoarele ac iuni : judecată ,ț ț recunoasterea , adaptarea sau învă area.ț Standardul japonez JIS B 0124/1979
  12. 12. Robotul industrial, acel automat programabil, care manipulează obiecte, mânuieşte scule tehnologice, supraveghează locul de muncă (maşinile şi mediul), controlează şi sortează obiecte, reprezintă un automat care în cadrul unui sistem de fabricaţie îndeplineşte următoarele funcţiuni: programarea, manipularea, mânuirea, supravegherea şi controlul. Robotul, este „muncitorul” din oţel cu „creier electronic” care rezolvă cu succes toate problemele legate de muncă. Calităţile recunoscute ale robotului sunt: · are forţă fizică inepuizabilă; · este disciplinat şi conştiincios; · dexteritate ridicată şi rapiditate la cerere; · extrem de flexibil.
  13. 13. Roboţi industriali ABB folosiţi în diferite procese tehnologice
  14. 14. În 1956 a luat fiinţă prima companie ce realiza roboţi industriali iar în 1961 compania de automobile General Motors „angajează” primul robot industrial. În anul 2000 s-au pus în funcţiune 98.700 unităţi de roboţi, ulterior, numărul total ajungând la 749.800 de unităţi, iar valoarea totală a pieţei corespunzătoare acestui domeniu a fost estimată la 5,7 mld. de dolari S.U.A.
  15. 15. Statisticile privind tipurile de roboţi arată sugestiv creşteri importante ale numărului acestora corespunzătoare unor aplicaţii neindustriale. Astfel, dacă în cursul anului 2000 numărul unităţilor instalate a ajuns la 112.500, la sfârşitul anului 2004 a ajuns la aproape 625.000, numărul utilizării roboţilor industriali continuând să crească cu trecerea anilor.
  16. 16. „O maşină aparent indepedentă de operatorul uman, inteligentă şi ascultătoare dar impersonală” Concise Oxford Dictionary „Un sistem automat ce lucrează după un program de lucru stabilit sau reacţionează la stimuli externi specifici, dând impresia unor acţiuni umane” Dicţionarul Explicativ al Limbii Române
  17. 17. „Un manipulator multifunctional programabil orientat spre transportul de materiale, piese, scule sau sisteme specializate cu o varietate de mişcări programabile cu scopul de a realiza sarcini variate” Institutul American de Robotică – RIA „Robot industrial controlat automat, manipulator multiscop reprogramabil, programabil în trei sau mai multe axe, ce poate fi fixat într-un loc, sau mobil pentru utilizarea în aplicaţiile automate industriale” Standard European- Roboţi pentru medii industriale. Cerinţe de securitate. Partea 1: Roboţi (SR EN ISO 10218-1:2008)
  18. 18. Roboţi industriali ABB folosiţi în diferite procese tehnologice
  19. 19. CARACTERISTICI ALE ROBO ILOR INDUSTRIALIȚ ■ sunt realizaţi pentru a executa în principal operaţii de manipulare, deplasare şi transport care necesită viteză şi exactitate dar pentru forţe limitate; ■ sunt dotaţi cu mai multe grade de libertate (între 26) astfel încât să poată executa operaţii complexe, fiecare mişcare fiind controlată de unitatea de conducere; ■ sunt autonomi, funcţionând fără intervenţia sistematică a omului; ■ sunt dotaţi cu o memorie reprogramabilă capabilă să conducă o aparatură necesară pentru executarea unor operaţii care pot fi schimbate prin modificarea programului iniţial; ■ sunt dotaţi cu o capacitate logică, în general foarte redusă, cu ajutorul căreia pot executa încercări şi alege între două alternative, precum şi a schimba semnale de aprobare cu alte dispozitive.
  20. 20. În general, robotul industrial trebuie să realizeze următoarele funcţii generale: ■ să acţioneze asupra mediului înconjurător cu ajutorul dispozitivelor de prehensiune; ■ să obţină prin percepere informaţii despre mediu şi despre propria stare şi să prelucreze aceste informaţii, conform cerinţelor sistemului central de comandă; ■ să comunice cu operatorul uman sau cu alţi roboţi, inclusiv cu scopul instruirii acestuia; ■ să ia decizii pentru realizarea sarcinilor dorite.
  21. 21. Roboţi industriali utilizaţi în medicină
  22. 22. Caracteristicile tehnice ale roboţilor industriali includ: dimensiuni, valorile dimensiunilor realizabile, precizia, repetabilitatea, număr de grade de libertate, tipul de acţionare, greutatea robotului, volumul spaţiului de lucru, capacitatea sistemului de comandă şi control, viteză, sarcină transportabilă, condiţii de lucru, posibilitatea de a dispune mai multe braţe de lucru. Este posibil ca, în funcţie de tipul aplicaţiei, aceştia să necesite terminale detaşabile, cum ar fi cele pentru apucare sau sculele care se ataşează interfeţei mecanice.
  23. 23. Având în vedere şi aceste aspecte tehnice ale roboţilor industriali, există numeroase standarde ce privesc dimensiunile principale, simbolizarea şi marcarea a pieselor componente principale din structura mecanică a roboţilor industriali. Astfel, în standardele EN ISO 9409-1 şi EN ISO 9409- 2 ce vizează interfaţele mecanice ale roboţilor industriali de manipulare, sunt stabilite dimensiunile principale, simbolizarea şi marcarea pentru un platou circular de formă A, respectiv a arborilor (forma A), scopul acestuia fiind acela de a asigura interschimbabilitatea şi orientarea terminalelor montate manual.
  24. 24. Roboţii şi sistemele robot trebuie să fie proiectate şi construite pentru a satisface următoarele cerinţe, conform cu SR EN ISO 10218-1:2008: 1. Cerinţe generale 2. Comenzile punerii în mişcare 3. Performanţa sistemului de comandă a securităţii (hardware-software): 4. Funcţiile de oprire ale robotului 5. Comanda la viteză redusă 6. Moduri operaţionale 7. Comenzile consolei de programare 8. Comanda mişcărilor simultane 9. Cerinţe ale operatorilor pentru funcţionarea colaborativă 10. Protecţia singularităţii
  25. 25. Roboţi industriali utilizaţi în inspecţii civile
  26. 26. 11. Restricţiile axelor  un mijloc trebuie furnizat să stabilescă un spaţiu restrâns în jurul robotului folosind echipamente de limitare; un mijloc pentru instalarea stopurilor mecanice ajustabile trebuie furnizat să limiteze mişcarea axelor primare (axele cu cea mai mare amplitudine de mişcare) ale robotului; Dispozitive mecanice sau electromecanice de limitare a axelor  prevederile pentru ajustarea mecanică sau ne-mecanică a dispozitivelor de limitare trebuie furnizate pentru axele doi şi trei (axele cu cea mai mare amplitudine de mişcare) ale robotului;
  27. 27. Evaluarea software a securităţii axelor şi limitării spaţiului  evaluarea securităţii limitărilor soft sunt permise ca mijloace de a defini şi reduce spaţiul mărginit furnizat pentru a efectua oprirea robotului la încărcare şi viteză maximă. Dispozitive de limitare dinamică  limitarea dinamică este schimbarea comandată în mod automat a spaţiului restricţionat al unui robot în timpul unei porţiuni a ciclului sistemului robot.
  28. 28. 12. Mişcarea fără conducere electrică 13. Dispoziţii de ridicare 14. Conectori electrici 15. Detecţia anticoliziune Cerinţele enumerate mai sus şi conţinute în standardele cu privire la domneniul roboţilor industriali reprezintă minimul pentru a asigura atât securitatea robotului industrial, cât şi protecţia operatorilor ce intră în contact şi operează cu astfel de roboţi, ce prezintă un sistem complex de funcţionare.
  29. 29. Pericolele asociate roboţilor industriali, precum şi a roboţilor utilizaţi şi în alte domenii, sunt bine cunoscute, dar frecvent, sursele riscurilor sunt unice unui sistem de robot particular, conform cu SR ISO 10218- 1:2008. Numărul şi tipul/tipurile pericolului/pericolelor sunt asociate direct cu natura procesului automat şi complexitatea instalaţiei. Riscurile asociate cu aceste pericole variază cu tipul robotului folosit şi scopul acestuia şi cu modalitatea de instalare, programare, funcţionare şi întreţinere.
  30. 30. Roboţi industriali utilizaţi în inspecţii
  31. 31. Pentru creşterea productivităţii într-o aplicaţie o soluţie ar fi utilizarea roboţilor sau, chiar mai mult, integrarea acestora într-un sistem (celulă) flexibil(ă) de fabricaţie. În astfel de celule de fabricaţie sistemul robot cuprinde, conform cu SR EN ISO 10218-1:2008: ■ robotul industrial, ce execută una sau mai multe operaţii tehnologice, în funcţie de sarcina programată; ■ element(e) terminal(e), care pot fi dispozitive de prehensiune, diferite scule tehnologice (aparate de sudură, de vopsire, de lipire etc.), dispozitive de inspecţie etc., în funcţie de aplicaţia dorită; ■ orice echipamente, dispozitive sau senzori necesari robotului pentru îndeplinirea operaţiei tehnologice dorite.
  32. 32. Automatizarea şi robotizarea activităţii de producţie, prin integrarea roboţilor în celule flexibile de fabricaţie, a condus la ateliere flexibile şi uzine complet automatizate, controlate şi conduse cu ajutorul calculatoarelor, în care, de obicei, robotul deserveşte o celulă robotizată. Conducerea sistemelor flexibile de automatizare este realizată de unul sau mai multe calculatoare, omul având doar rolul de programare şi supervizare.
  33. 33. Roboţi industriali utilizaţi în domeniul spaţial
  34. 34. ■ În ultimele două decenii, în contextul societăţii bazate pe cunoaştere, producţia industrială a înregistrat o dinamică fără precedent, atât sub aspect tehnic şi tehnologic, cât şi sub aspect managerial, domeniul ingineriei industriale cunoscând noi valenţe. Astfel, în automatizarea industrială importanţa roboţilor industriali prezintă o continuă creştere, având performanţe tot mai ridicate în ceea ce priveşte viteza şi precizia de lucru, flexibilitatea, capacitatea sistemului de comandă şi control, repetabilitatea etc.
  35. 35. ■ Ghidul ISO/CEI 2 defineşte un standard ca fiind un document, stabilit prin consens şi aprobat de către un organism recunoscut, care asigură, pentru uz comun şi repetat, reguli, linii directoare sau caracteristici pentru activităţi sau rezultatelor lor, cu scopul de a se obţine gradul optim de ordine într-un anumit context. Într-un cuvânt, standardul este un document care stabileşte un limbaj comun pentru toţi utilizatorii săi în scopul promovării circuitului produselor şi serviciilor între vânzător şi cumpărător şi al protejării bunăstării generale.
  36. 36. ■ În decursul existenţei lor, este posibil ca la un moment dat, unele organizaţii să fi considerat standardele drept un jargon tehnic politicos şi de mică importanţă. Dar omenirea a avansat în timp şi gândire, astăzi standardele reprezentând baza pentru lărgirea scopurilor afacerilor prin crearea conceptului de standardizare strategică, constituind condiţii indispensabile pentru desfăşurare activităţii celor care au preocupări cu rezultate hotărâtoare în deciziile tehnice, economice organizatorice şi sociale.
  37. 37. ■ Standardizarea joacă rolul de precursor al modernizării industriei şi trebuie luată în consideraţie atunci când industria trebuie să facă faţă diverselor provocări naţionale sau internaţionale. Astăzi, standardizarea reprezintă instrumentul tehnic, economic şi comercial care poate aduce avantaje (calitative şi cantitative) tuturor celor care sunt pregătiţi să-şi asume iniţiativa şi să o utilizeze pentru atingerea scopurilor propuse.
  38. 38. ■ O atenţie deosebită se acordă proiectării raţionale a roboţilor industriali şi a elementelor componente din structura lor mecanică atât în literatura de specialitate cât şi în standardele internaţionale, europene şi naţionale. Scopul standardelor este acela de a preveni eventulalele neclarităţi cu privire la un anumit domeniu, de a conduce la o dimensionare optimizată a diferitor piese mecanice, de a evita pericole ce pot exista în timpul funcţionării roboţilor industriali, maşinilor unelte etc., protejând atât unitatea de lucru cât şi operatorii.
  39. 39. BONNE JOURNÉE

×