Espai de treball i accessibilitat en robots industrials

Espai de treball i accessibilitat

-L'espai de treball es defineix com el conjunt de posicions, referenciades en el sistema de coordenades de la base, que pot atènyer la interfície mecànica del puny i el terminal, el qual constitueix un volum d'un espai de 6 dimensions que inclou la posició i l'orientació.

Per definir l'espai de treball de posicions cal determinar prèviament el punt que servirà de referència.

Espai de treball de posicions

-El constructor prefereix el punt de referència del puny, P (intersecció dels dos primers eixos del puny, o bé, en cas que no s'intersequin, punt definit sobre el primer eix del puny), ja que és intrínsec al robot industrial i es defineix amb independència de qualsevol aplicació concreta.

Es considera espai de treball de posicions (o simplement espai de treball) el volum de 3 dimensions a l'interior del qual es mou el punt de referència del puny, P, guiat per l'estructura articulada del robot quan recorre totes les posicions compatibles amb els límits mecànics imposats als eixos primaris o del braç. El punt Cw és el centre de l'espai de treball.

Accessibilitat

-El concepte d'accessibilitat fa referència a la capacitat del robot industrial per orientar el terminal en una direcció determinada, dintre de l'espai de treball, gràcies a les possibilitats de gir dels eixos secundaris o del puny.

L'accessibilitat interessa especialment a l'usuari del robot industrial.

Carrega nominal i carrega límit

-La càrrega es defineix com la força i el parell de forces aplicats a la interfície mecànica del puny que resulten, en unes condicions de velocitat i acceleració especificades,

• de les forces estàtiques causades pels pesos i pel contacte del terminal (o peça subjectada) amb l'exterior,
• i de les forces dinàmiques funció de les inèrcies del terminal (i peça subjectada), suportades pel robot industrial.

Càrrega nominal. Càrrega màxima que es pot aplicar a la interfície mecànica del puny, en condicions normals de funcionament (quant a velocitats i acceleracions) sense que es degradi cap de les prestacions del robot industrial anunciades pel fabricant.

Càrrega límit. Càrrega màxima que es pot aplicar a la interfície mecànica del puny, en condicions de funcionament restringides (quant a velocitats i acceleracions) sense que es deteriori l'estructura mecànica (elements, eixos, motors o transmissions).

-Força màxima. Força màxima de qualsevol direcció (resultant, entre d'altres, del pes), amb exclusió dels efectes d'inèrcia, que es pot aplicar de manera contínua a la interfície mecànica del puny sense que es produeixi una deterioració permanent de l'estructura mecànica

-Parell de forces màxim. Parell de forces màxim de qualsevol direcció (resultant, entre d'altres, del descentrament del pes), a exclusió dels efectes d'inèrcia, que es pot aplicar d'una manera contínua a la interfície mecànica del puny sense que es produeixi un deteriorament permanent de l'estructura mecànica

Repetibilitat

-El concepte de repetibilitat fa referència a la separació màxima que reben els valors (entre ells mateixos) d'un determinat paràmetre (posa, trajectòria, velocitat) quan una operació és repetida un determinat nombre de vegades sota les mateixes condicions

Precisió

-El concepte de precisió fa referència a la desviació màxima del valor mitjà que rep un determinat paràmetre (posa, trajectòria, velocitat) respecte a un valor de consigna prefixat, quan una operació és repetida un determinat nombre de vegades sota les mateixes condicions.

Resolució

Concepte relacionat amb la repetibilitat i la precisió que es defineix com la distància més petita, o l'angle més petit, que pot ser efectuat per cada eix del robot. Ha de ser especificat en mil·límetres, radiants o graus.

Velocitat i acceleració

Velocitat

La velocitat màxima té una influència decisiva en l'avaluació dels temps per a grans desplaçaments. Un bon control de velocitat és fonamental en determinades aplicacions

Velocitat d'eix És la velocitat de desplaçament, angular o lineal, d'un eix individual lVelocitat de trajectòria És la velocitat d'un punt al llarg d'una trajectòria especificada, obtinguda per control de trajectòria contínua. Si no hi ha especificació en sentit contrari, la velocitat de trajectòria s'ha d'entendre com la velocitat màxima que compleix les exigències de precisió.

Acceleració

L'acceleració màxima és el paràmetre que determina el temps en desplaçaments curts. L'acceleració màxima també és determinant en el disseny de les pinces de subjecció. Acceleració d'eix És l'acceleració necessària per generar el moviment d'un eix individual. Acceleració de trajectòria. És l'acceleració obtinguda per control de trajectòria contínua i generada a partir de components de velocitat i d'acceleració dels diversos eixos.

Programació i control

-Les possibilitats de programació i de control d'un robot industrial constitueixen una part fonamental de les seves prestacions.

-La programació de tasques és el procés per mitjà del qual s'elabora el programa de tasca d'un sistema robòtic,

-i el sistema de control és el conjunt de sistemes electrònics i informàtics que generen les ordres d'actuació del sistema robòtic d'acord amb el programa de tasca, i en verifiquen i asseguren el compliment.

Nivells de programació

-1 Nivell d'articulació: definir les diferents posicions que han d'adoptar els eixos del robot per realitzar els moviments. És el nivell de programació més pròxim a la màquina, i no fa necessària la transformació de coordenades per part del controlador.

-2 Nivell de terminal: definir els diferents moviments que ha de realitzar el terminal. És un nivell superior de programació que exigeix la transformació de coordenades per donar les ordres sobre els accionaments

-3 Nivell d'objecte. La tasca es descriu tot definint les operacions que ha de realitzar el robot industrial. No s'especifiquen ja els moviments concrets del terminal, que hauran de ser generats pel sistema de control.

-4 Nivell d'objectiu. La tasca es descriu en termes dels resultats que es volen obtenir.

Aquest nivell de programació va dirigit a la gestió d'un sistema automatitzat complex i demana recursos de la intel·ligència artificial.

Formes bàsiques de programació dels moviments -Programació per guiatge motoritzat-Programació per guiatge manual

-A Programació per guiatge (també gestual). Un operador humà guia el robot seguint els punts i trajectòries necessàries per a l'execució de la tasca, i indica les funcions auxiliars que haurà d'executar, mentre el sistema les enregistra.

La mateixa estructura articulada efectua la transformació de coordenades entre les que dóna l'operador en funció del guiament, i les coordenades articulars, captades pels sensors de posició dels eixos.

En aquest sistema de programació té importància la repetibilitat.

La programació per guiatge correspon al nivell 1 dels descrits anteriorment (articulació)

-B Programació per llenguatge (també textual). El programador especifica el programa de tasca per mitjà d'un llenguatge de programació.

En aquest sistema té importància tant la precisió (posa consigna-posa atesa) com la repetibilitat.

-Programació explícita, en la qual s'especifiquen completament les poses o les trajectòries del terminal, així com les funcions auxiliars que ha d'executar el sistema robòtic.

-Programació implícita, en la qual no s'especifiquen, en general, ni les poses ni la trajectòria del terminal ni altres funcions auxiliars, ja que aquestes són generades pel mateix sistema de control a partir d'una definició més general de tasca.

Sistemes de control

La programació implícita correspon als nivells 3 i 4 descrits anteriorment (objecte-objectiu)

-Control posa a posa (o control PTP, pose to pose). És un control mitjançant el qual cada moviment es desenvolupa a partir d'instruccions que només especifiquen la posa següent (Càrrega/descàrrega de màquines, Paletització, Soldadura per punts)

-Control de trajectòria contínua (o control CP, continuous path). És un control que s'exerceix de manera coordinada sobre dos o més eixos i que s'executa segons instruccions que especifiquen la posa següent, normalment obtinguda per interpolació sobre la trajectòria desitjada, i que controla també la velocitat d'avanç vers aquesta posa. (Soldadura per arc, Pintura, Aplicació de segelladors)