STRUTTURA DI UN ROBOT
Un robot è composto da organi
meccanici ed elettrici governati
da una o più unita centrali
assimilabili alla CPU di un
normale computer che,
unitamente a componenti di
memoria riscrivibili, permettono
la memorizzazione e
End effector
l’esecuzione dei comandi.
Nella struttura un robot può
essere considerato come una
macchina costituita da un certo
numero di elementi uniti tra di
loro (LINK) tramite giunti
cinematici (JOINT) che
consentono loro un movimento
relativo.
END EFFECTOR
La struttura dell’end effector
dipende dall’operazione che
deve compiere il robot; in
alcuni casi può essere simile
ad una mano dotata di dita
oppure un utensile senza la
possibilità di presa, ma adatto
allo svolgimento di uno
specifico compito. I più diffusi
attrezzi per l’end effector sono
le pinze di atterraggio,
meccaniche o magnetiche, le
pinze da saldatura e le pistole
da verniciatura.
GIUNTI E LINK
Un robot è caratterizzato da un insieme di elementi, detti link,
connessi per mezzo di giunti chiamati joint.
I giunti sono divisibili in due categorie:
Prismatici (P): consento un moto lineare tra due link
Rotoidali (R): permettono un moto rotatorio tra due link
attorno ad una asse che può essere parallelo o perpendicolare
agli assi dei link
GRADI DI LIBERTA’
Fondamentale per la caratterizzazione di un robot è il numero di
assi, o i gradi di libertà, di cui è dotato.
Un grado di libertà è ottenibile con un giunto, prismatico o
rotoidale, che unisce due link successivi.
Maggiore è il numero di gradi di libertà del robot, e maggiore è la
sua capacità di assumere posizioni e orientamenti diversi, ma
anche maggiore è la sua complessità.
TIPOLOGIE DI ROBOT
I robot industriali non sono solo differenziabili a seconda
dell’impiego, ma anche in base alla geometria che li caratterizza.
la successione di coppie cinematiche e il numero di gradi di
libertà possibili determina la struttura generale del robot, come
riportato in tabella
Tipo di robot
Successione di coppie cinematiche
Gradi di libertà
Cartesiano
P
P
P
3
A Portale
P
P
P
2-3
Polare
R
R
P
3
Cilindrico
R
P
P
3
Sferico
R
R
P
3
SCARA
R
R
P
2-4
Antropomorfo
R
R
R
3-8
R/P
R/P
R/P
3
Pick-and-Place
ROBOT CARTESIANI
I movimenti principali sono tre e sono
realizzati per mezzo di tre giunti prismatici,
di conseguenza il volume utile di lavoro
risulta un parallelepipedo
Ad ogni grado di libertà dei giunti
corrisponde un grado di libertà cartesiano;
questo comporta una semplice
programmazione dei movimenti, in quanto
ogni punto raggiungibile è identificato da una terna cartesiana, e
anche una notevole rigidezza meccanica.
I robot cartesiani sono particolarmente utilizzati per operazioni di
assemblaggio in ambienti strutturati e spesso sono fissati ad una
rotaia che permette lo spostamento lungo uno dei tre assi.
Generalmente sono utilizzati in applicazioni con grandi volumi di
lavoro oppure quando è necessario effettuare più operazioni su una
stessa linea. In ambito industriale i robot cartesiani costituiscono il
20% dei robot installati.
http://www.directindustry.it/prod/schneider-electric-motion-deutschland/robot-cartesiano-4819-30854.html
ROBOT A PORTALE
Sono cinematicamente simili ai robot
cartesiani; infatti anch’essi sono costituiti
da tre giunti prismatici che consentono
di ottenere un volume utile di lavoro
a parallelepipedo
La struttura a portale permette di sostenere il robot e di utilizzarlo per
applicazioni di grosse dimensioni;
inoltre, in questo modo si ha la possibilità
di posizionare l’unità terminale sopra al
pezzo da lavorare in modo da non ostruire la zona con il robot
stesso.
I robot a portale sono prevalentemente utilizzati per operazioni di
movimentazione di materiale e palletizzazione; strutture dello stesso
tipo, ma di ridotte dimensioni sono impiegate nel montaggio di
componenti meccanici o elettronici.
http://www.directindustry.it/prod/newtec/pallettizzatore-robotizzato-portale-8162-78629.html
ROBOT CILINDRICO
Sono realizzati con due giunti prismatici e un giunto rotoidale che
conferiscono al robot tre gradi di libertà
Il volume utile di lavoro ha forma cilindrica.
La disposizione degli assi permette di utilizzare strutture di questo tipo
per operazioni di manipolazione di oggetti, asservimento di macchine e
montaggio
Rispetto ad altre configurazioni i robot cilindrici presentano minor libertà
di movimento, ma hanno come vantaggio l’utilizzo di un giunto di
rotazione, poco costoso e di semplice realizzazione
http://www.youtube.com/watch?v=xmdsY8oW2WY
ROBOT SFERICO
la struttura è costituita da un giunto prismatico e due giunti rotoidali
che permettono di ottenere un volume utile di lavoro di forma
semisferica.
sono utilizzati in applicazioni dove non è richiesto un grande spazio
di manovra.
http://www.youtube.com/watch?v=xmdsY8oW2WY
ROBOT SCARA
SCARA è l’acronimo di Selective Compliance Assembly Robot Arm
(braccio robotico di assemblaggio a cedevolezza selettiva) ed è stato
realizzato espressamente per operazioni di montaggio.
E’ costituito da tre giunti, di cui due rotoidali e uno prismatico
Sono particolarmente adatti a
operazioni in cui è richiesta
elevata precisione e piccoli
spostamenti per completare il
lavoro.
La struttura è anche
contraddistinta da una notevole
rapidità di posizionamento e
un’elevata precisione e
ripetibilità. Nelle applicazioni
industriali questi robot
costituiscono l’11% del totale.
http://www.youtube.com/watch?v=v5eR0eHknZk
ROBOT ANTROPOMORFO
Sono i più versatili e i più utilizzati nell’industria meccanica. La
struttura di base comprende tre giunti rotoidali, ma si possono avere
anche fino a otto gradi di libertà.
Nel caso in cui il numero di assi sia maggiore di quattro, si parla di
robot antropomorfo in quanto la struttura e i movimenti assomigliano
a quelli di un braccio umano.
I robot di questo tipo non presentano grandi volumi di lavoro, ma
possono raggiungere un punto nello spazio da varie direzioni e
orientamenti della mano; per tale motivo le applicazioni in cui i robot
antropomorfi sono maggiormente utilizzati comprendono
assemblaggio di pezzi, saldature, sbavatura e verniciatura.
http://www.directindustry.it/prod/fanuc-robotics-europe/robot-antropomorfo-32007-162230.html
ROBOT PICK AND PLACE
Le strutture pick-and-place non sono
propriamente considerate dei robot, ma
dei manipolatori impiegati per operazioni
di presa e posizionamento di oggetti.
Sono utilizzati principalmente in processi
produttivi in cui è richiesto lo stesso
lavoro ciclicamente e generalmente sono
caratterizzati da tre gradi di libertà e da
un azionamento pneumatico.
Le strutture di tipo pick-and-place
permettono di ottenere elevate velocità e
grande accuratezza nel movimento di
oggetti, inoltre la possibilità di
riprogrammare il robot aumenta
notevolmente la flessibilità e la
produzione della linea.
http://www.youtube.com/watch?v=wzvYsklwKqk