Robotica & Automazione di Processo manipolatori industriali Struttura dei manipolatori industriali Ing. Gian Luca Mariottini (Ph.D. Student) WEB: http://www.dii.unisi.it/~gmariottini E-mail: gmariottini@dii.unisi.it

“Chi ha raggiunto lo stadio di non meravigliarsi più di nulla dimostra semplicemente di aver perduto l’arte del ragionare e del riflettere.” Max Planck “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Robotica & Automazione di Processo Struttura dei manipolatori industriali Cinematica dei manipolatori Esercitazioni Laboratorio ed utilizzo del Robotics Toolbox / MATLAB … Informazioni Utili: Ricevimento: sempre dopo lezione (favorire + persone) Mail: gmariottini@dii.unisi.it Materiale: disponibile sul sito web del corso “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Robotica & Automazione di Processo E’ necessario conoscere: 1) Algebra Lineare (matrici e loro operazioni) 2) Moto dei corpi rigidi “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

“ROBOT” ovvero… ROBOT = dal ceco "ROBOTA" (lavoratore), introdotto per la prima volta nel 1920 dal commediografo Karel Capek. Isaac Asimov (1940 ca.) coniava le 3 famose Leggi Fondamentali della Robotica … non siamo poi così “distanti” dal futuro!! “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

“ROBOT” ovvero… “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

“ROBOT” ovvero… “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

“ROBOT” ovvero… “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

“ROBOT” ovvero… “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Un po’ di storia! I primi dispositivi robotici “moderni” sono stati introdotti per applicazioni di teleoperazione (materiale radioattivo, anni ‘50) e protesi. Diffusi inizialmente in ambito industriale (verniciatura, saldatura, manipolazione, assemblaggio, ecc.) Impiego dei robot in molteplici settori: Medicina Intrattenimento (videogames) Agricoltura Appicazioni in ambienti ostili (sottomarine, spaziali,…) Sorveglianza “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Applicazioni “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04 Dyson - Aspira la polvere e lava i pavimenti Applicazioni nello spazio “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Applicazioni alla Medicina “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Applicazioni alla Medicina: Fe-Touch “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Applicazioni alla Medicina: “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Componenti e Struttura dei Robots (I) Una PARTE MECCANICA: manipolatore : struttura meccanica del robot stesso. Consiste di bracci, connessi l'un l'altro per mezzo di giunti, e di un organo terminale (end effector). “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Componenti e Struttura dei Robots (II) Nella PARTE MECCANICA troviamo: attuatori : organi, in genere elettrici o i draulici, che attuano il movimento del robot. controllori : esercitano un feedback sui movimenti del robot. interfaccia utente/robot : serve per programmare il robot. unità di conversione dell'energia : è la sorgente esterna di potenza (batterie,alimentazione, celle solari, ecc.). “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Componenti e Struttura dei Robots (III) Struttura di programmazione e controllo “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Tipologie strutturali dei manipolatori Diverse tipologie geometriche vengono adottate per la costruzione di un manipolatore: n configurazione polare, n configurazione cilindrica, n configurazione cartesiana, n configurazione antropomorfa, n SCARA. “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Configurazione Polare “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Configurazione Cilindrica “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Configurazione Cartesiana “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Configurazione Antropomorfa “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Configurazione SCARA “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Componenti dei manipolatori TIPI DI GIUNTO e GRADI DI LIBERTA’: Prismatici Rotoidali Il numero dei giunti di un manipolatore ne determina il suo grado di libertà n. (D.O.F. “degree of freedom"). Variabili di giunto “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Spazio di lavoro dei manipolatori (I) Tipicamente che m = n = 6. La dimensione dello spazio di lavoro, m è al massimo 6. Manipolatori difettivi: manipolatori per i quali n < m, i per esempio n = 4, 5 ed m =6. Non è possibile eseguire tutti i compiti nello spazio di lavoro, ma solo compiti in un certo sottoinsieme (p.e. SCARA). “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Spazio di lavoro dei manipolatori (II) Manipolatori ridondanti: manipolatori per i quali n > m, per esempio n = 7, 8, m =6. Un dato compito può essere eseguito in infiniti modi. “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Altri criteri di confronto (I) Carico utile (pagante): è il carico massimo totale, costituito dall'organo di presa e dall’ oggetto trasportato, che il manipolatore è in grado di movimentare senza ripercussioni sulle prestazioni. Precisione: (accuratezza): capacità di raggiungere un punto preassegnato nello spazio di lavoro con un errore minimo. Ripetibilità: capacità di raggiungere una stessa posizione ripetendo gli stessi movimenti. “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04

Altri criteri di confronto (II) La ripetibilità è la più importante, in quanto errori di precisione possono essere facilmente compensati in fase di programmazione. “Robotica & Automazione di Processo” DII- A.A.03 -04