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INTRODUZIONE Il progetto che ha riguardato la nostra attività durante l’area di progetto, è consistito nell’ideazione di un programma che può mettere in evidenza alcune delle funzionalità del robot Mitsubishi RV-3SB. L’idea del nostro gruppo di lavoro ha previsto la realizzazione di un programma che facesse scrivere il robot, applicando ad esso un supporto dotato di pennarello. Prima di parlare del nostro lavoro, volevamo accennare ad una presentazione sul mondo della robotica.

LA ROBOTICA I Robot sono delle braccia meccaniche (Arm), dei manipolatori governati a distanza da unità centrali (Drive Unit). Sono da considerarsi i perfetti alimentatori delle macchine utensili che costituiscono l'ossatura della catena di montaggio. L’uso dei robot nell’industria, assicura dei vantaggi nella produzione, quali: ripetitività, precisione, durata, robustezza, velocità, facilità d’impiego ed estrema versatilità. Il robot industriale è un sistema automatizzato di movimentazione con minimo 4 gradi di libertà (4 DOF).

MITSUBISHI RV-3SB Il robot su cui abbiamo operato è il Mitsubishi RV-3SB, un robot antropomorfo che ha la capacità di muoversi su 6 distinti assi; con robot antropomorfi, ci si riferisce a sistemi caratterizzati dalla presenza di 6 assi interpolati con montaggio meccanico sequenziale


CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIE DI ROBOT

5 O 6 DOF

4 DOF

4 DOF DI PRECISIONE


ROBOT A 6 ASSI Si tratta di sistemi caratterizzati dalla presenza di 6 assi interpolati con montaggio meccanico sequenziale e quindi con 6 DOF. Possono effettuare tutte le movimentazioni di uno Scara ed inoltre possono rimanere tangente con un utensile ad una sfera. Il robot rappresenta il giusto equilibrio tra tutti gli aspetti della tecnologia applicata. Il robot è un esempio “reale” di mecatronica. Il robot si divide in: Arm: ciò che si muove Drive unit: ciò che muove

ARM All’interno di un “Arm” vi è tutto ciò che necessita al movimento ad esclusione della logica di comando:

Potenza: Motori Brushless AC Con il termine Brushless si intende un motore privo di spazzole, ovvero privo di contatti magnetici striscianti. Questo determina che la rotazione viene generata grazie ad un rotore a magneti permanenti che risentendo del campo magnetico generato dal passaggio di corrente nelle spire avvolte dello statore innesca il movimento. L’encoder è montato direttamente sull’albero di rotazione e ciò ne garantisce il controllo perfetto. I vantaggi che offrono questi motori sono la poca manutenzione, l’elevata resistenza in ambienti di lavoro difficili, l’elevata coppia, la possibilità di frenatura dinamica, le ristrette dimensioni e l’elevata potenza.

Trasferimento di potenza: Harmonic Drive Il wave generator ha una struttura meccanica ellittica ed è vincolato all’albero motore. Ruotando dilata una coppa in acciaio armonico, flex spline, unicamente nei fuochi dell’ellisse. Essa in dilatazione va in tangenza con alcuni “denti” dell’”ingranaggio” esterno,circular spline, che è vincolato all’asse robot.

Controllo di posizione: Encoder e Resolver


I Resolvers producono una coppia di onde, seno / coseno (tensione anologica), che indicano la posizione assoluta all’interno di una rivoluzione dell’albero motore. Generalmente la sorgente elettronica è disgiunta dal motore al quale è connessa tramite un doppino che trasporta i segnali, questo permette di limitare al massimo le interferenze in ordine di disturbi o temperatura. Infine questi segnali sono tipicamente convertiti in digitale tramite un’interfaccia elettronica. Gli Encoders hanno funzionamento di carattere digitale con una o due onde quadre sfalsate di 90 gradi, sono tipicamente montati a bordo del motore in modo da minimizzare le interconnessioni elettriche ciò a discapito, in alcune occasioni, delle interferenze generate da disturbi o da alte temperature. Gli Encoder Basano il loro funzionamento su un disco (inciso con tecnologie al laser) che crea un’alternanza di passaggio/ostacolo alla luce, in funzione della posizione assunta dall’albero motore nel tempo. Tale alternanza determina l’eccitazione o meno di fototransistor nel circuito di controllo ed il conseguente conteggio del numero di impulsi generati (posizione) e frequenza degli stessi (velocità). La particolare struttura del disco ottico fornisce una codifica della posizione attuale, anche a motore fermo. Non c’è necessità di effettuare lo zero macchina.

DRIVE UNIT All’interno della drive unit risiedono i controlli del robot, ovvero il controllo della movimentazione e quello di comando. Nei sistemi evoluti, sono presenti due Cpu alloggiate sullo stesso bus. La prima si occupa unicamente della gestione dei comandi di movimentazione e delle relative risposte, l’altra si occupa di tutto il resto. Interfacce, periferiche, comunicazione, acquisizione, matematica e istruzioni vengono gestite tutte contemporaneamente. Inoltre si ha il vantaggio del multitasking, ovvero la funzione che permette a più programmi di essere eseguiti in parallelo, potendo assegnare ad ogni uno di essi anche una priorità prestabilita.


PROGRAMMAZIONE Per la programmazione del robot si può operare direttamente sulla drive unit oppure utilizzando un computer, nel quale deve essere installato un programma capace di interfacciare il pc alla drive unit, dove vengono salvati in seguito le istruzioni da impartire al robot. Questo è il metodo di programmazione che abbiamo preferito utilizzare, in quanto il programma da noi utilizzato e fornito dalla casa produttrice del robot, presenta il vantaggio di poter simulare i movimenti del robot direttamente e comodamente sul monitor del pc.

REALIZZAZIONE DEL NOSTRO PROGRAMMA La nostra idea è stata quella di creare un programma che potesse far scrivere il robot, il quale ovviamente è stato fornito di un utensile adatto allo scopo. Il programma da noi ideato e realizzato, non voleva essere nulla di eccessivamente pretenzioso, ma semplicemente una dimostrazione di quanto può essere versatile un robot. Cambiando l’utensile e invece di voler fargli scrivere una scritta, avremmo potuto ad esempio fargli saldare dei componenti su una scheda elettronica, fargli spostare degli oggetti in una catena di montaggio o addirittura fargli montare degli elaborati prodotti finiti, e per assurdo addirittura fargli lavare i denti ad un bambino o ad una persona disabile.


L’immagine ci mostra come si presenta il programma che funge sia da compilatore, che da simulatore. Sulla sinistra si possono notare alcune stringhe di programma, mentre sulla destra si può notare la finestra dove è possibile vedere simulati i movimenti del robot.

Conclusioni A causa di problemi tecnici, purtroppo non è stato possibile testare dal vivo il funzionamento del robot, mentre sul simulatore siamo riusciti a far muovere il robot virtuale come da noi programmato.


relazione robotica