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Utente 16812
Ospite
ROBOTICA INDUSTRIALE
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Rivediamo brevemente qualche concetto importante sui robot, di cui ho già discusso: per "robot" (dal cecoslovacco "robota" che significa "lavoro pesante") s'intende un insieme di apparecchiature artificiali in grado di eseguire azioni in base a comandi impartiti sia autonomamente che dall'uomo (secondo delle istruzioni generiche contenute in un programma). Nel settore della robotica industriale i robot sono utilizzati per la movimentazione dei pezzi, per vari tipi di lavorazioni (saldatura, foratura, ecc.), per l'assemblaggio di componenti meccanici e così via, di solito in ambienti inaccessibili all'uomo. Possiamo affermare che in questi casi i robot sono "automi" che sostituiscono direttamente l'uomo. Le connessioni non sono sotto il diretto controllo umano ma sono guidate da controlli in "retroazione" tra azionamenti e percezione. Il programma eseguito dal micro-controller si occupa della gestione della retroazione e della movimentazione passo-passo. Avremo pertanto una struttura meccanica (simile a quella del corpo umano), formata da bracci, polsi, mani (end effector), giunti, ecc., e un'unità di governo (controllata tramite un micro-computer), che, come nel caso delle macchine a CN (controllo numerico), si avvale di parecchi sensori e comanda gli attuatori per il controllo dei movimenti. I sensori (interni e esterni) sono essenzialmente dei trasduttori che rilevano alcune grandezze fisiche (temperatura, pressione, prossimità, spostamento, ecc.) e le trasformano in segnali elettrici di opportuna intensità. Gli attuatori possono essere di vari tipi: 1) elettrici (motori elettrici); 2) pneumatici (ad aria compressa); 3) idraulici (di solito ad olio idraulico). Da un punto di vista cinematico un robot viene descritto come una catena cinematica aperta costituita da vari componenti rigidi interconnessi da giunti rotanti (rotoidali) e/o prismatici (traslatori). La cinematica "diretta" analizza il passaggio dallo spazio dei giunti allo spazio dell'end effector (l'organo terminale), la cinematica "inversa" analizza il passaggio dallo spazio dell'end effector allo spazio dei giunti. In questo modo è possibile definire il "modello cinematico" di un robot, che utilizza algoritmi matematici piuttosto complicati (basati sul calcolo matriciale), elaborati al computer. Con gli stessi programmi viene anche sviluppata l'analisi "dinamica" del robot.
P.S. Sull'interfacciamento tra PLC e Robot, occorre precisare quanto segue: la scheda processore di un PLC svolge i propri compiti in base ad un ciclo sequenziale, che prende il nome di "scansione". Le scansioni sono di tre tipi: 1) sincrona in ingresso e in uscita; 2) sincrona in ingresso e asincrona in uscita; 3) asincrona sia in ingresso che in uscita. Nel caso del ciclo sincrono in ingresso e in uscita sia la lettura che l'invio dei dati avviene contemporaneamente per tutti gli ingressi e tutte le uscite. Quindi il processore, per ogni ciclo di scansione, acquisisce le informazioni dal campo, le elabora secondo il programma contenuto in memoria ed aggiorna le uscite (rinviando le informazioni elaborate al campo). Il tempo di risposta è sempre maggiore del tempo di scansione, per molte applicazioni ciò non rappresenta un grave inconveniente (il tempo di scansione è molto piccolo, dell'ordine dei ms). Proprio per questa particolarità di progetto, il PLC è un dispositivo inadatto al controllo diretto di un robot industriale. Il controllo di un robot richiede l'implementazione di uno strato hardware specializzato, in grado di "leggere" impulsi ad alta frequenza da ogni servosistema e di eseguire calcoli matriciali "inversi" per la corretta gestione del sistema di posizionamento. Solitamente un PLC si posiziona ad un livello più elevato, quale è quello di un sistema di interfacciamento tra il robot e altri dispositivi.
P.P.S. Sulla robotica industriale, e in seguito su quella mobile e autonoma, verrà aperto un apposito thread.
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Rivediamo brevemente qualche concetto importante sui robot, di cui ho già discusso: per "robot" (dal cecoslovacco "robota" che significa "lavoro pesante") s'intende un insieme di apparecchiature artificiali in grado di eseguire azioni in base a comandi impartiti sia autonomamente che dall'uomo (secondo delle istruzioni generiche contenute in un programma). Nel settore della robotica industriale i robot sono utilizzati per la movimentazione dei pezzi, per vari tipi di lavorazioni (saldatura, foratura, ecc.), per l'assemblaggio di componenti meccanici e così via, di solito in ambienti inaccessibili all'uomo. Possiamo affermare che in questi casi i robot sono "automi" che sostituiscono direttamente l'uomo. Le connessioni non sono sotto il diretto controllo umano ma sono guidate da controlli in "retroazione" tra azionamenti e percezione. Il programma eseguito dal micro-controller si occupa della gestione della retroazione e della movimentazione passo-passo. Avremo pertanto una struttura meccanica (simile a quella del corpo umano), formata da bracci, polsi, mani (end effector), giunti, ecc., e un'unità di governo (controllata tramite un micro-computer), che, come nel caso delle macchine a CN (controllo numerico), si avvale di parecchi sensori e comanda gli attuatori per il controllo dei movimenti. I sensori (interni e esterni) sono essenzialmente dei trasduttori che rilevano alcune grandezze fisiche (temperatura, pressione, prossimità, spostamento, ecc.) e le trasformano in segnali elettrici di opportuna intensità. Gli attuatori possono essere di vari tipi: 1) elettrici (motori elettrici); 2) pneumatici (ad aria compressa); 3) idraulici (di solito ad olio idraulico). Da un punto di vista cinematico un robot viene descritto come una catena cinematica aperta costituita da vari componenti rigidi interconnessi da giunti rotanti (rotoidali) e/o prismatici (traslatori). La cinematica "diretta" analizza il passaggio dallo spazio dei giunti allo spazio dell'end effector (l'organo terminale), la cinematica "inversa" analizza il passaggio dallo spazio dell'end effector allo spazio dei giunti. In questo modo è possibile definire il "modello cinematico" di un robot, che utilizza algoritmi matematici piuttosto complicati (basati sul calcolo matriciale), elaborati al computer. Con gli stessi programmi viene anche sviluppata l'analisi "dinamica" del robot.
P.S. Sull'interfacciamento tra PLC e Robot, occorre precisare quanto segue: la scheda processore di un PLC svolge i propri compiti in base ad un ciclo sequenziale, che prende il nome di "scansione". Le scansioni sono di tre tipi: 1) sincrona in ingresso e in uscita; 2) sincrona in ingresso e asincrona in uscita; 3) asincrona sia in ingresso che in uscita. Nel caso del ciclo sincrono in ingresso e in uscita sia la lettura che l'invio dei dati avviene contemporaneamente per tutti gli ingressi e tutte le uscite. Quindi il processore, per ogni ciclo di scansione, acquisisce le informazioni dal campo, le elabora secondo il programma contenuto in memoria ed aggiorna le uscite (rinviando le informazioni elaborate al campo). Il tempo di risposta è sempre maggiore del tempo di scansione, per molte applicazioni ciò non rappresenta un grave inconveniente (il tempo di scansione è molto piccolo, dell'ordine dei ms). Proprio per questa particolarità di progetto, il PLC è un dispositivo inadatto al controllo diretto di un robot industriale. Il controllo di un robot richiede l'implementazione di uno strato hardware specializzato, in grado di "leggere" impulsi ad alta frequenza da ogni servosistema e di eseguire calcoli matriciali "inversi" per la corretta gestione del sistema di posizionamento. Solitamente un PLC si posiziona ad un livello più elevato, quale è quello di un sistema di interfacciamento tra il robot e altri dispositivi.
P.P.S. Sulla robotica industriale, e in seguito su quella mobile e autonoma, verrà aperto un apposito thread.