Giaccone La robotica - Istituto di Istruzione Superiore "Aldo Moro"

ISTITUTO di ISTRUZIONE SUPERIORE
Liceo Scientifico
Istituto Tecnico Industriale
ALDO MORO
Via Gallo Pecca n. 4/6
10086 RIVAROLO CANAVESE
ANNO SCOLASTICO 2013/2014
ESAME di STATO
FABIO GIACCONE
Classe: 5AM
Sezione: Tecnica
La ROBOTICA
Dall’ideazione a oggi
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ABSTRACT
Ho scelto di realizzare una tesina che parli dei robot e di tutte le loro caratteristiche, perché in questi anni
mi sono sempre più appassionato all’argomento sia dal punto di vista pratico sia da quello teorico e
filosofico. La robotica è una materia vastissima, che contiene al suo interno una moltitudine di argomenti
e materie. Inoltre permette all’uomo di diventare un essere superiore quasi simile a Dio, in un certo
senso, in quanto con lo studio e la sperimentazione, si sta cercando di creare un “essere”, che sia in
grado, in maniera autonoma di pensare e agire.
In conclusione si può ancora sostenere che l’uomo ricerchi da sempre il contatto con un’entità, un essere
o una cosa , che sia in grado di tenere testa all’intelligenza posseduta dall’uomo (extraterrestri, robot
pensanti) .
Abstract in English
I have chosen to realize a tesina that speaks of the robots and of all of their characteristics, because in these years I
have grieved to the matter both from the practical point of view and from that theoretical and philosophical more and
more. The robotics is a vast subject, that contains to its inside a crowd of matters and subjects. Besides it allows the
man to become a to be almost superior similar to God, in a certain sense, in how much with the study and the
experimentation, he is trying to create a "to be", that is able, in autonomous way to think and to act.
In conclusion he can still sustain that the man seeks the contact with an entity, a being or a thing for a long time, that
I/you/he/she am able to hold head to the intelligence possessed by the man (extraterrestrial, thinking robot).
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Indice
1.0………………………………………………………………………………………………………………………………….Schedatura del libro.
1.1…………………………………………………………………………………………………………………………………….Titolo: “ Io, robot”.
1.2 ………………………………………………………………………………………………………………… Cenni biografici e bibliografici.
1.3 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Trama.
1.4 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………Personaggi.
1.5 …………………………………………………………………………………………………………………………………Tecniche Narrative.
2.0 ……………………………………………………………………………………. Robot: definizione etimologica.
2.1………………………………………………………………..………………………………………………origini e sviluppi della robotica.
2.2……………………………………………………………………………………….Robot and automation.
2.2.1……………………………………………………………………………………………………..Robot.
2.2.2……………………………………………………………………………………………..Mechatronics.
2.2.3……………………………………………………………………………………………….Automation.
2.2.4………………………………………………………………………………………Types of automation.
2.2.5………………………………………………………………………………………….Fixed automation.
2.2.6………………………………………………………………………………...Programmable automation.
3.0……………………………………………………………………………………………………………………………….. I robot e la robotica.
3.1 …………………………………………………………………………………………………………….La robotica di servizio o avanzata.
3.1.1…………………………………………………………………………………………………………………Robot domestici o umanoidi .
3.1.2……………………………………………………………………………………………………………………………….Robot avventurieri.
3.1.3……………………………………………………………………………………………………………………………………….Robot medici.
3.2………………………………………………………………………………………………………………………….. La robotica industriale.
3.3…………………………………………………………………………………………………………………………… Componenti principali.
3.3.1……………………………………………………………………………………………… La struttura meccanica.
3.3.2………………………………………………………………………………………………………….Tipi di giunti.
3.4………………………………………………………………………………………………………… Prestazioni di un robot industriale.
3.5 ……………………………………………………………………………………………………………………………………..Principali errori.
3.6……………………………………………………………………………………………………..Classificazioni dei robot in industriali.
3.6.1………………………………………………………………………………………………………………………………………..Robot seriali.
3.6.2……………………………………………………………………………………………………………………………………..Robot paralleli.
3.6.3………………………………………………………………………………………………………………………………………….Robot ibridi.
3.6.4………………………………………………………………………………………………………………………………….. Robot cartesiani.
3.6.5………………………………………………………………………………………………………………………………………Robot cilindrici.
3.6.6……………………………………………………………………………………………………………………………..Robot polari o sferici.
3.6.7……………………………………………………………………………………………………………………………………….Robot paralleli.
3.6.8……………………………………………………………………………………………………………………………………..Robot S.C.A.R.A.
3.6.9……………………………………………………………………………………………………………………………………..Robot articolati.
4.0………………………………………………………………………………………………………….Modalità di azionamento dei giunti.
4.1……………………………………………………………………………………………………………………………………………..Gli attuatori.
4.2………………………………………………………………………………………………………………………….Gli organi di trasmissione.
4.3…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Sensori.
4.3.1…………………………………………………………………………………………………………………………………………….Trasduttori.
4.3.2…………………………………………………………………………………………………………………………………….Gli Estensimetri.
4.3.3………………………………………………………………………………………………………………………………………………L’encoder.
4.4………………………………………………………………………………………………………………………………………..Organi di presa.
5.0…………………………………………………………………………………………………………………………….Applicazione dei robot.
5.1…………………………………………………………………………………………………………………………..Robot di manipolazione.
5.2……………………………………………………………………………………………………………………………………Robot di saldatura.
5.3…………………………………………………………………………………………………………………………………Robot di montaggio.
6.0…………………………………………………………………………………………………………………………………………..Robot Comau.
6.2……………………………………………………………………………………………………………………………………….. Stati di sistema.
6.3…………………………………………………………………………………………………………………………. STRUTTURA HARDWARE.
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6.3.3…………………………………………………………………………………………………………………………………Struttura APC820
6.3.5……………………………………………………………………………………………………………………………………………….L’AMS32
6.3.6………………………………………………………………………………………………………………………………………l modulo SDM.
6.5. ……………………………………………………………………………………………………….TERMINALE di PROGRAMMAZIONE.
6.6……………………………………………………………………………………………………………………. Basi della programmazione.
6.6.1……………………………………………………………………………………………………………… elementi di programmazione.
6.7…………………………………………………………Esecuzione di un programma costituito da richiami di altri programmi.
6.8………………………………………………………………………………Esempio applicativo di programmazione complessa.
4
.
Bibliografia
Asimov Isaac ,
Graziano Natali,Nadia Aguzzi,
Comau robotics,
“Io, Robot”
“Sistemi e Automazione/3”
“Manuale Uso e programmazione”.
Sitografia
http://www.kuka-robotics.com/italy/it/products/industrial_robots/
http://www.italianarobot.com/
http://www.fanucrobotics.it/it/products/a_industrial-robots
http://www.abb.it/robot
http://www.prisma.unina.it/courses/slides.pdf
http://www.dis.uniroma1.it/~deluca/rob1/01_RobotIndustriale.pdf
http://comau.com/ita/offering_competence/robotics_automation/Pages/robotics_
automation.aspx
http://home.deib.polimi.it/rocco/robotica/introduzione.pdf
www.ai.mit.edu
www.abb.com
www.adept.com
www.comau.com
www.fanucrobotics.lu
www.kuka.com
www.kavasakirobot.de
www.mitsubishi-automation.com
www.Yamaha-motor.co.jp
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1° Legge della robotica: Un robot non può recare danno a un
essere umano o
permettere che, per il suo
mancato intervento, un
essere umano riceva danno.
2° Legge della robotica: Un robot deve obbedire agli ordini
degli esseri umani
tranne quando tali ordini sono in
conflitto con la
Prima Legge.
3°Legge della robotica: Un robot ha il dovere di proteggere la
sua esistenza, a
patto che tale difesa non
contrasti con la Prima o la
Seconda Legge
Manuale di Robotica, 56°edizione, 2058d.C.
Scritto da Isaac Asimov
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1.0 Schedatura del libro
1.1 Titolo:
“ Io, robot”
1.2 Cenni biografici e bibliografici:
Isaac Asimov (Petroviči, 2 gennaio 1920 – New York, 6 aprile 1992) è stato un biochimico e scrittore
statunitense di origine russa. Le sue opere sono considerate una pietra miliare sia nel campo della
fantascienza che della divulgazione scientifica. È autore di una vastissima e variegata produzione, stimata
intorno ai 500 volumi pubblicati
Isaac Asimov nasce il 2 gennaio 1920 a Petroviči, un villaggio nei pressi di Smolensk, in Russia, da una
famiglia ebraica; all'età di tre anni emigra con la famiglia negli Stati Uniti, stabilendosi nel quartiere di
Brooklyn, a New York.
I genitori gestiscono un negozio di giornali e dolciumi e proprio qui il giovane Isaac inizia ad appassionarsi
alla fantascienza, leggendo le riviste del settore che periodicamente arrivano al padre, Judah Asimov.
Isaac, pur non essendo figlio unico (ha un fratello, Stanley, e una sorella, Marcia), è il pupillo della famiglia a
causa della sua salute cagionevole, che,però, non gli impedisce di frequentare la Columbia University, dove
si laurea nel 1939 in chimica e biologia.
Nel frattempo inizia a scrivere alcuni racconti. Il suo primo tentativo è a soli undici anni, quando scrive un
racconto dal titolo “The Greenville Chums at College”.
Il suo primo racconto ad essere pubblicato è, invece, “Little Brothers”, nel 1934, mentre frequenta le scuole
superiori.
Entrato al college, tra le sue letture preferite, oltre ai romanzi storici e fantascientifici, ci sono Agatha
Christie e Wodehouse.
Nel 1937 propone” Cosmic Corkscrew” a John W. Campbell, direttore della rivista Astounding Stories, ma il
manoscritto gli viene rispedito.
Nonostante ciò, è lo stesso Campbell ad incoraggiarlo a scrivere altre opere, e così, nel 1939, esce su
“Astounding Stories” il racconto Naufragio al largo di Vesta .
Nel frattempo, Asimov ha stretto ottimi rapporti anche con Frederik Pohl, direttore di altre due prestigiose
riviste di fantascienza, Astonishing Stories e Super Science Fiction.
È su queste testate che vedranno la luce molti dei celebri racconti sui robot positronici (il primo, sempre del
1939, è Robbie), preludio ai fortunati romanzi del Ciclo dei Robot, e le storie che formeranno la prima parte
della sua opera più celebre, il Ciclo della Fondazione.
Entrambe le opere, che hanno fatto la fama e il prestigio di Asimov, dunque, rientrano pienamente in
quella che è stata definita l'Età d'oro della fantascienza americana, coincidente grosso modo con gli anni
quaranta del Novecento; è l'epoca in cui emergono altri scrittori classici, alcuni dei quali in diretto rapporto
con Asimov, come Robert Heinlein, L. Sprague de Camp, Frederick Pohl.
Dopo la laurea, trova molte difficoltà ad entrare nelle scuole mediche di New York, ma, finalmente, nel
1941 riesce ad ottenere un master presso la Columbia University.
Lo stesso anno pubblica il racconto Notturno, osannato dalla critica come il miglior racconto di fantascienza
mai scritto, e contemporaneamente inizia a scrivere i racconti che poi saranno noti come la Trilogia della
Fondazione.
Nel frattempo, prosegue gli studi di chimica sotto l'ala protettrice del professor Charles Dawson.
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Nel 1942 sposa Gertrude Blugerman, di Toronto (Canada), artista.
Quello stesso anno, a causa della seconda guerra mondiale, viene impiegato come chimico presso il Naval
Air Experimental Station di Filadelfia insieme ai colleghi scrittori Robert A. Heinlein e L. Sprague de Camp.
Nel 1945 Asimov viene arruolato come soldato semplice e inviato prima a Camp Lee (Virginia), poi a
Honolulu, dove partecipa al primo esperimento atomico del dopoguerra.
Dopo il congedo torna all'università dove, nel 1948, ottiene il dottorato in biochimica e inizia a lavorare con
il professor Robert Elderfield, facendo ricerche su nuovi farmaci contro la malaria.
Nel frattempo, continuano le sue collaborazioni con le riviste fantascientifiche, alle quali, oltre alle già
citate, vanno ad aggiungersi Unknown, IF, Galaxy Science Fiction e The Magazine of Fantasy and Science
Fiction.
Nel 1949 esce il racconto Madre Terra, che anticipa i romanzi dei robot.
Nel 1950 Asimov pubblica il suo primo romanzo, Paria dei cieli (Pebble in the Sky, inizialmente Grown Old
with Me).
Più tardi esce anche la raccolta “Io, robot” e il suo primo libro di saggistica, scritto insieme a due colleghi.
In quell'anno nasce il figlio David.
Tra il 1951 e il 1953 escono i romanzi Il tiranno dei mondi, “Le correnti dello spazio” e “Abissi d'acciaio”,
oltre alla fortunata Trilogia della Fondazione.
Nel 1952 vede la luce anche “Lucky Starr”, il vagabondo dello spazio, primo della fortunata serie su Lucky
Starr pubblicata con lo pseudonimo di Paul French.
Un anno dopo esce l'antologia” La Terra è abbastanza grande”.
È poi di quegli anni il primo incontro con Janet Opal Jeppson, giovane psichiatra.
Nel 1955 nasce Ribyn Joan, sua seconda figlia, e gli viene conferito il titolo di professore associato di
biochimica.
Tra il 1955 e il 1957 alterna l'attività di docente a quella di romanziere con l'uscita di “La fine dell'eternità e
Il sole nudo”.
Nel 1958 esce Lucky Starr e gli anelli di Saturno, il romanzo che chiude il ciclo.
Il suo ultimo contributo letterario per molto tempo risale al 1959 con l'uscita dell'antologia Nine
Tomorrows, che presenta racconti scritti negli anni cinquanta.
Da questo momento in poi sarà l'attività divulgativa a prendere la maggior parte del suo impegno,
rinunciando all'attività didattica: pubblica, così, numerosissimi testi sulla chimica, fisica e astronomia.
Unica eccezione di questo periodo è Viaggio allucinante, ispirato all'omonimo film, edito nel 1966.
Dello stesso anno è il premio Hugo per la Trilogia della Fondazione.
Tra il 1967 e il 1969 escono tre raccolte: “Through a Glass”, “Clearly”e “Misteri”. I racconti gialli di Isaac
Asimov e Antologia personale.
Nel 1970 si separa da Gertrude, dalla quale divorzia tre anni più tardi, per poi sposare, nel 1973, Janet
Jeppson, nuovamente incontrata ad una convention di letteratura gialla.
Lo stesso anno esce “Neanche gli dei”, il romanzo preferito di Asimov, vincitore di un premio Hugo e di un
Nebula.
Sono di questo periodo anche numerosissimi testi di divulgazione scientifica, storica e letteraria.
Nel 1974 inizia il ciclo dei Vedovi Neri, un club di amici che si cimentano nell'investigazione, con la raccolta
“Tales of the Black Widowers”1.
Il ciclo si concluderà postumo con la pubblicazione di “The Return of the Black Widowers” (2003).
Nel 1976 esce l'antologia Antologia del bicentenario (per la ricorrenza del bicentenario della Dichiarazione
di indipendenza degli Stati Uniti d'America) dal cui racconto principale L'uomo bicentenario, è stato tratto
l'omonimo film nel 1999, senza però esserne molto fedele.
Nel 1977 viene ricoverato in ospedale a causa di un attacco cardiaco, che ne minerà la salute anche negli
anni successivi.
Nel 1979 diventa professore ordinario, mentre nello stesso anno escono” Isaac Asimov's Treasury of
Humour” e l'autobiografia Io, Asimov.
Si arriva così agli anni ottanta, quando, sotto le insistenze della Doubleday, riprende in mano il Ciclo della
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Fondazione, pur se, contemporaneamente, continua a scrivere racconti per il suo Ciclo dei Robot: nel 1983
escono L'orlo della Fondazione e I robot dell'alba.
Nel 1984 viene pubblicata l'autobiografia I. Asimov: “A Memoir”.
Tra il 1985 e il 1988 escono i robot e l'Impero, Fondazione e Terra, Preludio alla Fondazione e Nemesis.
Gli ultimi anni della sua vita sono dedicati alla produzione scientifica, con numerosi articoli di divulgazione
sui più disparati argomenti.
Nel 1992 ottiene l'ultimo dei sei Premi Hugo per il suo racconto “Gold”.
La sua attività si conclude il 6 aprile 1992: era stato infettato dal HIV durante una trasfusione di sangue nel
1983. Che l'AIDS fosse stata la causa della sua morte è stato rivelato dieci anni dopo nella biografia scritta
dalla moglie Janet, “It's Been a Good Life”.
Coerentemente al suo ateismo, la salma è stata cremata e le sue ceneri disperse, come aveva chiesto.
In suo onore è stato dato il suo nome all'asteroide 5020 Asimov.
1.3 Trama :
- 1° racconto “Robbie”
L'anno dell'ambientazione del racconto non è espressamente specificato, ma si capisce dal contesto, che il
racconto ambientato in un futuro prossimo ( all’incirca in questo periodo) . In quest'epoca secondo Asimov
la gente sta diventando sempre più diffidente nei confronti dei robot e i pochi ancora in giro vengono visti
con paura e disprezzo.
È proprio in questo clima che avviene l'episodio di Gloria e del suo robot compagno di giochi. Gloria è una
bambina di 8 anni, che gioca sempre con il suo robot, Robbie. La signora Weston, madre della bambina, a
causa delle dicerie sui robot, teme, che Robbie possa fare del male a sua figlia, così cerca di convincere il
marito George Weston, inizialmente fermamente contrario alle paure della moglie, che ritiene infondate, a
restituire il robot alla U.S. Robotics, azienda dove George lavora.
Con le sue continue pressioni sul marito, la signora Weston riesce a convincerlo. Un giorno George Weston,
in accordo con la moglie, porta la figlia a vedere uno spettacolo; nel frattempo la signora Weston restituisce
Robbie alla U.S. Robots e compra un cane, nella speranza che la figlia dimentichi il robot affezionandosi al
cane.
Quando la bambina torna a casa, vede il cane e, tutta contenta, cerca subito Robbie, volendo mostrargli il
nuovo regalo, ma non trovandolo, chiede ai genitori dove sia il robot.
La madre allora le risponde, che Robbie è andato via, siccome esso era diventato difettoso. Gloria,
affezionata al suo robot, perde la sua solita allegria, deprimendosi man mano che passa il tempo, al punto
che la signora Weston, esasperata dal comportamento della figlia e per restituirli quella allegria, che aveva
in passato, è costretta a dare indietro il cane.
Così in comune accordo, marito e moglie, decidono di trasferirsi a New York, pensando, che le distrazioni di
una città come New York , avrebbero sicuramente distolto la bambina dal suo pensiero fisso: Robbie.
Gloria, appena sa del viaggio, inizia a dare segni di impazienza, ritrova la sua naturale allegria e anche la
madre si sente molto sollevata da tutto ciò. Durante il viaggio, però, la madre di Gloria sarà costretta a
ricredersi riguardo ai motivi della ritrovata allegria di sua figlia.
La bambina crede, infatti, che il viaggio in città, sia fatto per cercare lì il robot, nutrendo forti speranze per
il suo ritrovamento . Arrivati a New York, i genitori tentano, inutilmente, di distrarre Gloria, portandola
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sempre in giro, visitando musei e facendo moltissime gite. Un giorno, però, portano la bambina a visitare il
Museo della Scienza e dell'Industria, i genitori perdono di vista Gloria. La bambina, attratta da un cartello,
che recitava la scritta "Robot Parlante", approfitta di un momento di distrazione della madre per entrare
nella stanza indicata dal cartello e rivolgere alcune domande sul suo robot. La bambina inizia a parlare con il
robot parlante, un grosso macchinario, che parla senza alcuna forma umanoide e un'intelligenza piuttosto
limitata.
Gloria gli chiede se avesse visto Robbie, il Robot Parlante chiede alla bambina chi sia Robbie?
La bambina, senza nessuna paura, gli parla di Robbie e delle sue caratteristiche . Il Robot Parlante cerca di
assimilare il concetto, che ci siano altri robot come lui, ma nello sforzo, esso subisce un corto circuito .
Intanto la bambina viene ritrovata e in lacrime, mentre tentava di ritrovare il suo amico.
Quella sera George Weston, rimane molto tempo fuori casa e il giorno dopo propone alla moglie una nuova
idea per allontanare Gloria dal pensiero di Robbie, parlando con il capo della U. S. Robots, Robertson,
riesce a convincerlo a far fare ai tre un giro completo dello stabilimento di produzione dei robot, in modo
che Gloria osservando come si costruiscono i robot capisca, che sono solamente macchine con ben poco di
umano.
La moglie, mostra di apprezzare l'idea del marito e i tre si recano la mattina seguente alla sede della U.S.
Robots. Un tecnico fornisce loro dettagliate spiegazioni, finché il signor Weston non chiede di poter visitare
la parte della fabbrica in cui robot costruiscono altri robot.
Guidati dal tecnico vengono quindi portati in quella parte dello stabilimento e Gloria in pochi istanti
riconosce, tra i robot che lavorano, Robbie. Subito si precipita da lui, senza vedere, che una macchinario sta
per investirla; il padre scavalca la ringhiera, che li separa dall'ambiente di lavoro, ma per Gloria sembra
essere ormai troppo tardi, quando Robbie prontamente la salva.
Gloria e Robbie si abbracciano e la signora Weston capisce che era stato preparato tutto dal marito. Dopo
una simile dimostrazione di provvidenziale fedeltà da parte del robot, decide che Robbie sarebbe rimasto
con loro.
- 2° racconto “ Circolo vizioso
Gregory Powell e Mike Donovan sono giunti su Mercurio da circa 12 ore e la loro missione è quella di
accertarsi, che sia possibile riattivare le miniere presenti sul pianeta, in disuso da molti anni.
I due si trovano nei pressi di una miniera, in un edificio adibito per il personale della miniera e i pannelli
fotovoltaici di cui si avvolgono, sia per il raffreddamento della struttura sia per il sostentamento energetico
della stazione mineraria, si stanno per disattivare a causa di un guasto alle cellule foto-elettriche di cui sono
costituiti. I due sono costretti a riparare il guasto prima che abbia inizio la vera missione, è proprio per
poter riparare il guasto necessitano di un elemento chimico, che si trova con facilità su Mercurio, ovvero
il selenio.
Per effettuare la loro missione hanno a disposizione un sofisticato e costoso robot, di nome Speedy, che ha
il compito di prelevare del selenio da una vicina pozza.
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Si verifica tuttavia un problema: Speedy incomincia a girare attorno alla pozza senza prelevare un bel
niente. I protagonisti si trovano così in seria difficoltà. Non potendo riparare i pannelli, restano loro
solamente pochi giorni di vita.
Si trovano così costretti a uscire dalla stazione per cercare di recuperare Speedy e capire il motivi del suo
guasto.
Powell ricorda quindi , che nei sotterranei della miniera ci sono alcuni vecchi robot risalenti alle precedenti
missioni. Li accendono e chiedono loro di andare da Speedy a recuperarlo, ma i robot necessitano di essere
cavalcati dagli umani per potersi spostare (a causa del fatto che vennero assemblati in un periodo di
diffidenza degli umani verso i robot), così i due indossano delle speciali tute protettive, che gli permettono
di restare sotto il sole per circa 30 minuti, dopo di che i due si incamminano verso la pozza di selenio.
I protagonisti giungono nei pressi della pozza protetti dall'ombra di una montagna.
I due si avvicinano abbastanza per contattare via radio Speedy e scoprire così che è in una sorta di stato di
"ebbrezza" e crede, che gli umani vogliano giocare con lui.
Analizzando la situazione Powell e Donovan, scoprono che nel pozza di Selenio c'è dell'attività vulcanica, in
particolare infiltrazioni di Ossido di Carbonio, dannoso per il robot, dato che quando gli è stato impartito
l'ordine non era stato specificato che c'era un pericolo di morte per gli umani, la terza legge e la
seconda legge della robotica sono entrate in conflitto, dal momento che il robot cerca di salvaguardare la
sua vita e di obbedire agli ordini degli umani. Quindi, Speedy cerca di avvicinarsi al pozzo in base alla
seconda legge, ma si allontana in base alla terza legge e così gira attorno alla pozza.
Non potendo aumentare il potenziale della seconda legge, poiché Speedy non li ascolta, provano ad
aumentare il potenziale della terza legge, in modo che il robot si allontani dalla pozza. Così tornano
indietro, prendono dell'acido Ossalico, che aumenterà ancora il potenziale della terza legge, e lo fanno
lanciare da uno dei robot verso la pozza. Speedy incomincia a tornare verso i due umani, ma poi ritorna di
nuovo a girare intorno al pozzo, perché ha raggiunto nuovamente la stessa situazione di stallo. Powell
decide di tentare di sfruttare la prima legge della robotica.
Così esce dall'ombra e si avvicina a Speedy. Trascorsi i 30 minuti, che Powell ha impiegato a raggiungere
Speedy, l'umano si sente male per il caldo. Dopo alcuni momenti di esitazione, il robot si accorge, che
l'umano sta male, esce dal suo stato di ebbrezza e lo soccorre riportandolo all'ombra.
Tornati alla base i protagonisti ordinano al robot di recuperare il selenio con la massima urgenza per poter
riparare i pannelli, successivamente riescono a riparare i pannelli fotovoltaici e si salvano.
- 3° racconto “ Essere razionale”
Gregory Powell e Mike Donovan, tornati dalla spedizione su Mercurio, sono inviati presso una stazione
spaziale per la produzione di energia, allo scopo di eseguire,sia un controllo delle operazioni riguardanti la
produzione di energetica , sia eseguire la normale manutenzione necessaria alla stazione. I due si trovano,
al momento, sulla stazione spaziale numero 5. Inoltre, alle operazioni precedentemente descritte, gli è
stato affidato il compito di montare e controllare il funzionamento del nuovo robot della serie QT (QT-1),
da loro chiamato Cutie.
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Caratterizzato da capacità di ragionamento molto arguta e elevata , Cutie, non crede di essere stato creato
dagli esseri umani.
Powell e Donovan tentano, invano, di spiegare al robot l'universo, le stelle, la Terra( da cui provengono i
due protagonisti), lo scopo della stazione e il suo. Cutie, però, ritenendo, che nulla possa creare qualcosa di
superiore a se stesso, non crede alla tesi, che i due uomini gli propongono.
A causa di ciò, il robot elabora una teoria, che spiega la sua esistenza, il suo compito e il compito degli
esseri umani.
Per ciò, arriva a crearsi una sua religione personale, credendo di essere stato creato per servire il Padrone
e gestire la stazione energetica, su cui si trova.
I due cercano di convincere il robot in svariati modi, ma senza successo. Cutie arriva alla conclusione che il
padrone ha creato gli uomini per servirlo, ma dal momento che essi hanno vita breve, sopportano poco
situazioni critiche e cadono spesso in uno stato di semi incoscienza (il sonno), creò anche i robot per aiutarli
nel loro lavoro. Infine, creò QT-1, intelligente, forte e resistente, allo scopo di rimpiazzare gli umani al suo
servizio. Con questa tesi riesce anche a convincere gli altri robot della stazione:
La situazione precipita, quando in uno scatto di rabbia, Donovan sputa su un condotto della stazione
spaziale. L’azione compiuta dall’uomo, suscita in QT-1, una risposta “emotiva”, considerando ciò che è
accaduto un sacrilegio, di conseguenza, il robot, decide di impedire l'entrata dei due uomini nella sala
comandi.
Tutto ciò accade proprio quando si sta avvicinando una violenta tempesta elettromagnetica, che potrebbe
far deviare il raggio di energia, inviato alla Terra, dalla sua direzione originaria e provocare danni irreparabili
sulla superficie terrestre. Il compito degli esseri umani era proprio di controllare e correggere tali anomalie,
ma non avendo accesso alla sala comandi non poterono fare altro che aspettare la tempesta e che i robot
presenti sulla stazione eseguissero il loro compito in maniera esemplare.
Con grande sorpresa di entrambi, Cutie riuscì, senza nessun errore di posizionamento, a mantenere stabile
il raggio, credendo in questo modo di servire il padrone.
Powell e Donovan si convinsero allora che il robot fosse pienamente funzionante, anche se non
riconosceva la superiorità dell’uomo, di conseguenza il loro compito era terminato.
- 4° racconto “ Iniziativa personale”
Gregory Powell e Mike Donovan, dopo un periodo di vacanza, sono inviati nella base di una miniera per
l’estrazione di materie prime fondamentali all’umanità, in un asteroide e sono alle prese con l'ennesimo
collaudo . i due devono collaudare sul campo un robot in grado di controllare via radio 6 sottoposti,
denominati “dita”. Purtroppo, “Dave”,il robot supervisore, ha dei problemi di funzionamento; in certe
occasioni non riesce a portare alla base i minerali, che dovrebbe estrarre insieme alla sue equipè e, di
conseguenza è interrogato, ma anche il robot non sa cosa sia successo.
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Per poter risolvere il problema e lasciare al più presto l’asteroide, Powell e Donovan controllano
meticolosamente il robot e i suoi sottoposti ,ma senza nessun risultato. I protagonisti decidono di mettere
una telecamera nella miniera collegata a un monitor nella base e vedono, con orrore, che durante questi
momenti il robot fa marciare i suoi sottoposti.
Mike e Gregory,assaliti dal panico, si precipitano nella miniera e, appena Dave li vede smette, subito ciò
che stavano facendo. Dave, viene interrogato nuovamente, ma lui ricorda solo, che stava facendo
un'estrazione difficile, così decidono di interrogare uno dei suoi sottoposti, ma non ottengono risultati.
Mike intuisce che il problema sta nell'iniziativa personale del robot, cioè, quando Dave non è
supervisionato dagli umani e deve contare maggiormente sulla propria iniziativa personale.
Così, decidono di provocare una crisi del robot, prendono le tute, si dirigono nella miniera e si avvicinano
alla zona degli scavi, dopo di che si nascondono. Per poter generare una crisi del robot controllore i due
decidono di sparare un colpo di disintegratore sulla volta, in modo da provocare un piccolo crollo, ma non
sparano sulla volta dove lavorano i robot, bensì sulla volta dove stavano Mike e Gregory, siccome i due si
trovavano in una zona della miniera molto instabile, essi rimangono intrappolati nella grotta. Purtroppo, il
robot a causa del crollo, è soggetto ad una nuova crisi, però, quando si riprende è troppo lontano dai
protagonisti, così non può portali in salvo.
Donovan capisce che Dave non riesce a controllare tutti e 6 i suoi sottoposti e durante i momenti di crisi e
non sapendo cosa fare, si mette a "giocare" con i suoi sottoposti quasi come se fossero delle dita di una
mano.
Per poter uscire dalla situazione in cui i due protagonisti si sono cacciati allo scopo di risolvere i problemi
del robot, Donovan decide di sparare un colpo di disintegratore contro uno dei sottoposti, distruggendolo.
Dave rinsavisce e si accorge della loro presenza e della situazioni di pericolo a cui i due sono incappati , così
il robot insieme ai suoi sottoposti si dirigono vero i protagonisti, salvandogli la vita .
- 5° racconto “Bugiardo!”
A causa di un difetto di fabbricazione, viene creato un robot, RB-34 (Herbie) ,che ha la capacità di leggere i
pensieri.
Mentre gli scienziati stanno cercando di analizzare all'U.S. Robots and Mechanical Men cosa sia successo
durante le fasi di produzione e assemblaggio, il robot dice loro ciò che pensano mentre si trovano in sua
presenza .
Tale fatto sconvolge gli alti membri della U.S. Robots, i quali, prima di diffondere la notizia al mondo,
decidono di far intervenire una famosa scienziata specializzata nella robot psicologia, Susan Calvin. Fu
proprio la dottoressa, dopo un’innumerevoli incontri con il robot, a scoprire che il robot Herbie mentiva.
Ogni robot, di qualunque fattura e tipologia, deve assolutamente sottostare alle leggi della robotica
impresse nel loro cervello positronio,ma la Prima Legge, per qualche errore nelle fasi di produzione, fu
impressa nel cervello di Herbie con un potenziale maggiore rispetto ai normali parametri con cui vengono
programmati i robot. Questo, obbliga il robot a mentire deliberatamente, quando è necessario, per
evitare di danneggiare i sentimenti delle persone, in particolare riguardo al problema, che stavano
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cercando di risolvere all'inizio ovvero quello della sua creazione. Nonostante Herbie sapesse quale
processo aveva creato la sua facoltà, non poteva rivelarlo, perché avrebbe danneggiato l'orgoglio dei
ricercatori, che sarebbero stati surclassati da una macchina da loro creata.
Tuttavia, mentendo, li sta danneggiando comunque. Nella scena finale, Susan Calvin (alla quale il robot
dice una bugia, che è particolarmente dolorosa per lei, ovvero che il ricercatore capo della U.S. robotics
fosse innamorato di lei), scoperte le menzogne di Herbie, lo accusa e lo mette di fronte ad un conflitto
logico irrisolvibile, nei confronti della Prima Legge e successivamente, ha un blocco positronico totale.
- 6° racconto “Il robot scomparso”
Sull'Iper Base, una stazione militare di ricerca su di un asteroide, gli scienziati stanno lavorando per sviluppo
dell'unità per i viaggi nell'iperspazio, che utilizza la tecnologia atomica.
Uno dei ricercatori, Gerald Black, perde le staffe, nei confronti di un robot, mandandolo a quel paese (con
epiteti molto coloriti). Il robot in questione è un modello nuovo, ovvero un NS-2 (Nestor), un robot in
dotazione agli scienziati della suddetta base.
Obbedendo letteralmente all'ordine, questo si nasconde in modo da non essere più trovato. Ed è proprio in
questo frangente, che la U.S. Robots manda il campo la robot psicologa Susan Calvin, e il matematico Peter
Bogert, per scovarlo e recuperarlo.
Durante le loro indagini, però, vengono a scoprire, che il robot scomparso si è mimetizzato in mezzo ad
altri 62 robot fisicamente identici a lui, rendendo l'impresa un vero rompicapo, dato che i due dovranno
riuscire a capire chi è l'automa latitante grazie all'ausilio della logica, inoltre nel momento in cui gli addetti
della base si accorsero, che sulla nave si era infiltrato un robot, essi domandarono ai robot chi fosse
l’intruso, ma questi risposero contemporaneamente che non sapevano individuare l’intruso.
Il robot “fuggiasco” è diverso rispetto ai modelli presenti in commercio. Essendo che nell'Iper Base si
lavorava con i raggi gamma, non dannosi per l'uomo, i robot normali non potevano essere utilizzati, perché
avrebbero rilevato delle radiazioni nella zona in cui gli scienziati lavoravano, ma senza conoscerne il tipo
avrebbero supposto si trattasse di radiazioni letali e avrebbero allontanato immediatamente l’operatore dal
luogo di lavoro. Per questo, NS-2 ha ricevuto la Prima Legge della robotica modificata, in modo tale che gli
risultasse imposta solamente in modo parziale, ovvero la parte in cui dice "Un robot non può recar danno a
un essere umano", mentre è stata omessa completamente la parte sul non permettere che l'umano
potesse ricevere danno a causa di un mancato intervento del robot.
Di conseguenza, l'automa modificato, permetterebbe ai ricercatori di lavorare, ma potrebbe non
intervenire nel momento in cui un uomo fosse stato in una situazione di pericolo.
Il robot, quindi, deve essere a tutti i costi ritrovato perché se l'opinione pubblica venisse a conoscenza di un
automa, che non segue a pieno la Prima Legge, scatenerebbe una protesta, anche se l'automa non fosse
comunque in grado di danneggiare direttamente un essere umano.
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Tuttavia, aggiunge la dottoressa Calvin, ci sarebbe una situazione in cui la suddetta legge modificata
potrebbe consentire ad un robot di danneggiare o addirittura uccidere una persona. Il robot potrebbe ad
esempio lasciar cadere un peso su di un essere umano o non intervenire nel momento in cui una persona
lasciasse cadere un peso su un altro essere umano, lasciando ricadere la colpa sulla forza di gravità e non
sul suo operato.
Così, dopo aver interrogato ogni robot separatamente, la Calvin comincia a pensare che il Nestor
modificato possa aver acquisito un complesso di superiorità rispetto all'uomo e, quindi, potrebbe aver
addirittura guadagnato la capacità di far direttamente del male al suo creatore.
Grazie ad un astutissimo colpo di genio, la Calvin riesce a farlo uscire allo scoperto, ovvero raccontando ad
ogni singolo automa, che avrebbero dovuto salvare un uomo, ma che tra l’uomo e loro vi era una zona dove
erano presenti delle onde elettromagnetiche, che avrebbero potuto danneggiarli gravemente.
Dopo aver fatto ciò, la dottoressa Calvin riesce a cogliere in un frangente il movimento di un robot , che ha
avuto un attimo di esitazione, provocatogli sicuramente dal suo supposto complesso di superiorità. Infatti
la psicologa aveva messo tutti i robot insieme in una stanza in cui essa era seduta anch’essa e su cui veniva
fatto cadere un peso, per poi essere fermato da un raggio di energia.
Ora avendo detto ai robot che se avessero rilevato una qualsiasi radiazione tra loro e lei, non si sarebbero
dovuti muovere, perché li avrebbe uccisi, ma solo NS-2 modificato sapeva rilevare i tipi di radiazione.
Vedendo che non c'era alcuna radiazione letale, ma solo una radiazione infrarossa, il robot a causa del suo
complesso di superiorità si alzò. L'NS-2, avendo perso la sfida "mentale" che aveva perpetrato, cerca di
aggredire la robot psicologa, che viene salvata all'ultimo momento da un raggio gamma applicato dal dottor
Bogert.
- 7°racconto “ Meccanismo di fuga”
Le aziende, specializzate nella robotica, stanno investendo nella ricerca per sviluppare un'unità, che sia in
grado di viaggiare nell'iperspazio.
La società U.S. Robots and Mechanical Men Inc, si appresta, assieme alle altre sue maggiori concorrenti, alla
costruzione del suddetto motore, che permetterà un giorno agli esseri umani di viaggiare oltre i confini
del sistema solare, però, l’equipè della U.S.Robots è molto diffidente, poiché, nello svolgere i calcoli e nel
tentativo di progettare la “navetta”, una delle loro rivali, la Consolidated Robots, ha accidentalmente
distrutto il proprio supercomputer (non-positronico) fornendogli i dati, in maniera tale da causargli un
blocco spontaneo e il successivo arresto totale del sistema.
Alla U.S. Robotics vengono forniti i dati, che hanno causato il blocco del super- cervello della Consolidated,
perciò Robert, figlio del fondatore della U.S. e direttore generale dell’azienda, convoca i suoi migliori
dipendenti, tra cui la dottoressa Susan Calvin, Powel e Donovan , assegnandoli il compito di analizzare i dati
e inserirli nel supercomputer dell’azienda.
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La U.S. Robots , però, senza darsi per vinta, trova un modo per inserire le informazioni nel proprio
supercomputer, un grosso circuito calcolatore positronico, conosciuto come il Cervello, senza che esso si
auto-blocchi, ovvero somministrandogli il problema in piccoli segmenti e sdrammatizzando le sue
responsabilità nei confronti di eventuali applicazioni, dicendogli, che se si trovasse implicato in una
decisione che potrebbe causare il danneggiamento degli esseri umani, il Cervello non deve sentirsi
responsabile di questo. Così, il Cervello, grazie all'ausilio di alcuni robot aziendali sotto le sue esplicite
direttive, progetta e costruisce una nave iper spaziale.
Una volta conclusosi l'assemblaggio dei pezzi, Powell e Donovan vengono reclutati per collaudare la
navicella, ma l'astronave decolla senza che essi ne siano inizialmente consapevoli.
Essi scoprono a questo punto, che il Cervello è diventato anche un grosso burlone: infatti, non ha costruito
alcun pannello di controllo per la navigazione, ne le docce per lavarsi, ne i letti per riposarsi. L'unica cosa
che c'è per la loro sussistenza, è un piccolo cubo, che gli fornisce fagioli in scatola e latte in bottiglia.
Finito il viaggio e ritornati sulla terra, dopo aver affrontato i primi due salti nell'iperspazio di tutta la storia
umana (andata e ritorno), Powell e Donovan raccontano tutto quello che è loro successo alla dott. Susan
Calvin durante la traversata. Elaborando una sua teoria, basata sulla non esistenza all'interno dell'universo,
per un istante, della navicella e del suo equipaggio, la Calvin conclude che il Cervello, essendo entrato in
conflitto con la prima legge della robotica, dato che i due uomini, anche se solo per un momento, potevano
essere considerati morti, si era dato allo Humor per cercare un metodo di evasione (anche se parziale) dalla
realtà a cui andava incontro.
In effetti, era stato proprio quel conflitto a mandare in pezzi il supercomputer della Consolidated Robots,
che trovandosi di fronte alla richiesta di uccidere degli esseri umani, era andato incontro alla
autodistruzione. Invece il Cervello della U.S.Robotics, avendo ricevuto specifiche istruzioni di non curarsi del
danneggiamento o persino della morte di esseri umani, era riuscito a proseguire nei calcoli fino a scoprire,
che la situazione di morte durava in realtà soltanto un momento, nonostante il solo concepimento di
questa situazione avesse costretto il Cervello a rifugiarsi nello humor per evitare di auto-distruggersi.
- 8° racconto “ La prova”
Stephen Byerley è un avvocato di successo e un uomo contrario alla pena di morte. Corre per la
candidatura a sindaco di New York, ma la macchina politica di Francis Quinn, un candidato suo avversario,
complotta contro di lui, sostenendo che si tratta di un robot umanoide, fatto per ingannare la popolazione.
Se questo fosse vero, il "Complesso di Frankenstein" e l'isteria delle masse rovinerebbero di sicuro la sua
campagna elettorale, senza contare che un robot non potrebbe competere per la candidatura ad sindaco.
Così, Quinn si presenta alla U.S. Robots and Mechanical Men Corporation per smascherare il presunto
truffatore.
Le prove a conferma del suo sospetto starebbero nel fatto che nessuno avesse mai visto Byerley né
mangiare né dormire.
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Tutti i tentativi di dimostrare o confutare la non umanità di Byerley, però falliscono miserevolmente .
Visitando infatti gli uffici della U.S. Robots, Byerley incontra la dottoressa Susan Calvin, che gli offre una
mela, ma Byerley, con noncuranza, ne prende un morso e lo manda giù. Anche il tentativo fatto con una
macchina fotografica a raggi X non funziona, dato che Byerley indossa preventivamente un dispositivo che
oscura le foto della suddetta camera.
Attraverso tutte queste indagini, Byerley resta calmo e sorridente, sottolineando che lui sta solo
difendendo i propri diritti civili, così come avrebbe fatto qualsiasi altro suo avversario politico. Questi, però
sostengono che un robot non ha i diritti civili, ma i colleghi di Byerley continuano a ripetere, che bisognerà
prima dimostrare, che l'avvocato sia un robot per negargli quei diritti.
Una volta che tutti i mezzi fisici sono esauriti, Susan Calvin decide di ricorrere a quelli psicologici. Se Byerley
è un robot, deve obbedire per forza alle tre leggi della robotica: se non lo facesse, sarebbe sicuramente un
essere umano dal momento che un robot non può contraddire la propria programmazione di base.
Tuttavia, se Byerley obbedisse alle leggi, ancora non sarebbe dimostrabile che è un robot , siccome le leggi
sono state modellate sulla moralità in generale.
La svolta sul caso avviene, quando Byerley tiene un discorso e un disturbatore giunge sul palcoscenico
chiedendogli di essere colpito in faccia per dimostrare a lui di non essere un robot.
Byerley, però, non si trattiene e gli scaglia un poderoso pugno dritto sul suo mento. Molte persone a quel
punto si convincono dell'umanità del candidato, di conseguenza, Byerley riuscì a vincere le elezioni, senza
ulteriori difficoltà.
La dottoressa Susan Calvin si trova in un colloquio, successivo alle elezioni, con Byerley e gli espone la sua
versione dei fatti, cioè che Byerley è un robot.
Inoltre, la dottoressa,sostiene che per non violare la prima legge della robotica durante il comizio, dove a
sferrato, “il pugno della vittoria”, ha colpito un altro robot creato dal suo stesso creatore. Dopo aver detto
ciò si congeda dicendogli che voterà per lui alla successiva elezione.
- 9°racconto “ Conflitto inevitabile”
Nell’ultimo racconto, Asimov analizza gli automi presenti sulla Terra.
La trama si apre con un grosso problema a livello globale, i robot non sono produttivi come dovrebbero
essere, di conseguenza l’economia dell’uomo ne risente gravemente.
Per poter trovare una soluzione al problema dei robot, il ordinatore mondiale Stephen Byerley, chiama a
raccolta i coordinatori delle quattro macro-regioni terrestri ( area Orientale, Tropicale,Europea e
Settentrionale) ,allo scopo di conoscere le loro opinioni e le eventuali soluzioni. Oltre ai diversi coordinatori,
Byerley, venne convocata anche la dottoressa Susan Calvin, la quale aveva il compito di stabilire la ragione
del calo di produttività delle macchine.
Dopo una lunga riunione, i presenti, giunsero alla conclusione che le macchine avevano modificato il modo
con cui interpretare la Prima Legge della robotica ovvero generalizzandola all’intera umanità. Questa nuova
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interpretazione permetteva alle macchine di recare danno alle singole persone per un bene
superiore,ovvero quello dell’ umanità.
1.4 Personaggi :
Lawrence Roberson: è il fondatore della U.S.Robotics e presidente della società, a lui è attribuito il merito di
aver ideato il cervello positronio, che viene impiegato nei robot che l’azienda produce e commercializza.
Alfred Lanning: è il direttore del settore ricerca – sviluppo, ideatore del primo robot parlante.
Susan Calvin: è una dottoressa della U.S. Robotics, specializzata in robot psicologia, è una donna che ha
dedicato tutta la sua vita al lavoro e all’interpretazione delle “emozioni” umane, fervida sostenitrice della
teoria per la quale i robot provano emozioni .
Michael Donovan: è un dipendente della U.S.Robotics, il suo compito è quello di collaudare i robot sul
campo testando tutte le potenzialità nascoste delle macchine.
Gregory Powell: è un dipendente della U.S.Robotics, grande amico di Donovan, il suo compito si sostanzia
nello stesso che svolge Donovan.
Peter Borger: direttore del settore matematico dell’azienda e assistente di Lanning, inoltre sarà il
successore di Lanning quando andrà in pensione.
1.5 Tecniche Narrative:
Il libro scritto da Asimov presenta un linguaggio molto fluido e chiaro nell’esposizione, anche se all’interno
del racconto sono inseriti termini e riferimenti ad apparecchiature , per mezzo di una terminologia tecnica.
L’autore ha utilizzato, nella scrittura dei diversi racconti, una tecnica già usata da Giulio Verne nei suoi libri,
ovvero tramite il cosiddetto “ Racconto anacronistico” , un racconto dove gli elementi descritti non sono
presenti nell’epoca dello scrittore, di conseguenza tali racconti sono identificati nel genere fantascientifico.
Asimov intervalla, nei suoi racconti, sequenze descrittive (descrizione dei vari robot) a sequenze narrative,
inoltre sono presenti anche dialoghi fra i vari personaggi dei racconti e i robot protagonisti dei racconti.
Il libro, siccome è costituito da una serie di racconti, predilige la tecnica della fabula, più precisamente
quella della progressione.
2.0 Robot: definizione etimologica.
Il nome ''robot'' deriva da robota, termine con cui s'indicava il lavoro di origine servile imposto dal governo asburgico
nei territori slavi dell'Impero. La diffusione nell'accezione attuale si deve allo scrittore cecoslovacco K. Čapek che, nel
suo scritto teatrale fantascientifico R.U.R. (1921), chiama robota gli operai creati dall'uomo e destinati al suo servizio.
2.1 ORIGINI E SVILUPPI DELLA ROBOTICA INDUSTRIALE.
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Tra la fine degli anni ’50 e gli inizi degli anni ’60 , inizia la storia dei robot,di conseguenza questo termine
abbandona una accezione letteraria e fantascientifica per assumerne una tecnica ed industriale.
Il primo robot industriale fu prodotto dalla società statunitense
Unimation Inc. Tale azienda realizzò nel 1959 un prototipo
funzionante, e installò nel 1961 il primo robot presso gli impianti
della General Motors per l’asservimento di un forno per la
lavorazione di pressofusione al fine di sostituire l’uomo in questo
pericoloso ed insalubre lavoro (esposizione ad elevate temperature,
rischio di essere colpiti da spruzzi bollenti di metallo fuso, inalazione
di fumi nocivi).
Il compito di questo robot, denominato Unimate, era appunto quello
di assistere una macchina per la pressofusione, estrarne i getti di
metallo ad altissima temperatura ed immergerli in un bagno d’acqua
per farli raffreddare.
Pochi anni dopo la stessa Unimation realizzò un robot capace di
eseguire saldature a punti nelle carrozzerie delle automobili.
Nel 1966 la Trallfa, azienda norvegese produttrice di apparati per la
meccanizzazione in agricoltura, non riuscendo a reperire manodopera
per la verniciatura a spruzzo le proprie macchine, sviluppò un
manipolatore in grado di eseguire automaticamente tale operazione,
che venne poi prodotto in molti esemplari e commercializzato con
successo.
Il primo robot italiano fu invece realizzato nel 1969 dalla DEA: si
trattava di una macchina per la saldatura a punti.
Nel 1973 la Olivetti costruì, per uso interno, un sistema di montaggio
a più bracci, nel quale vennero utilizzati per la prima volta dei sensori
tattili. Era il prototipo del modello che sarebbe stato
commercializzato a partire dal 1976 con il nome di SIGMA.
Il SIGMA rappresenta una delle prime applicazioni della robotica
nelle operazioni di assemblaggio.
Nel1974 la svedese Asea iniziò a commercializzare il robot IRb6
ad attuazione elettrica. Sempre nel 1974, la produzione dei
robot si estese al Giappone, inizialmente ad opera della
Kawasaki Heavy Industries -su licenza della Unimation , che
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installò nei propri impianti macchine per la saldatura ad arco
di telai di motociclette.
A metà degli anni ’70 entrarono nell’industria robotica grandi
aziende,
nde, come le statunitensi Cincinnati Milacron, Adept, IBM,
AMF, la francese ACMARenault, l’italiana COMAU-Fiat,
COMAU
le
tedesche Kuka e Volkswagen, le nipponiche Fanuc, Yaskawa,
Seiko.
Nel 1974 la Cincinnati Milacron produsse il T-3
T (TheTomorrow Tool, cioè La
a Macchina del Domani),
Domani un robot
molto sofisticato, capace di scegliere punte da trapano da uno scaffale portautensili, praticare una serie di
fori con tolleranza di 0,13 mm e rifinire ad una macchina utensile il contorno di 250 tipi di parti.
Tale robot produceva parti con una velocità fino a cinque volte maggiore di quella di lavoratori umani,
senza scarti.
Nel 1978 gli ingeneri della Unimation realizzarono un robot più piccolo rispetto all’originario Unimate,
chiamato PUMA (Programmable
Programmable Universal Machine
M
for Assembly, cioè Macchina Universale Programmabile
per l’Assemblaggio),
), esso era destinato al montaggio di piccoli pezzi nei motori delle automobili.
Sempre nel 1978 il robot T-3
3 della Cincinnati Milacron venne adattato per eseguire operazioni
operazion di
trapanatura ed altre operazioni su pezzi di aerei, col supporto del progetto ICAM (Integrated
(Integrated Computer
Aided Manufacturing, cioè Produzione Integrata Assistita da Calcolatore)
Calcolatore) della Aviazione Militare USA.
Nel 1981 i giapponesi commercializzarono il robot cilindrico SCARA, addetto all’assemblaggio.
Nel 1982 la statunitense IBM realizzò il robot cartesiano RS-1
RS 1 per l’assemblaggio di parti.
Per tutti gli anni ’80 si assiste alla costruzione di robot sempre
più sofisticati, in grado di svolgere, oltre
ol all’assemblaggio, altre
operazioni complesse, quali, la saldatura ad arco adattiva, che
permette una correzione in tempo reale durante lo svolgimento
dell’operazione, non richiede di posizionare i pezzi da giuntare
con alta precisione, accetta diversi tipi di giunto; le ispezioni sui
prodotti, per rilevare eventuali difetti di fabbricazione,
nell’ambito del controllo di qualità; la sbavatura, una lavorazione
che presenta, pur nella sua semplicità concettuale, un’alta
difficoltà intrinseca per l’estrema variabilità delle forme dei pezzi
e delle caratteristiche dei materiali; ecc.
Attualmente lo sforzo maggiore, nel campo della robotica
industriale (e non solo industriale), è diretto a realizzare un
robot in grado di auto-istruirsi
istruirsi per l’esecuzione di un compito assegnato (cd. Intelligenza artificiale).
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Il robot ha avuto la sua piena diffusione in ambito industriale a partire dagli anni ’70: le grandi case
automobilistiche statunitensi (General Motors, Ford, Chrysler) furono le prime a servirsene per la
produzione; essi erano addetti alla saldatura e verniciatura delle scocche, ed alla movimentazione di pezzi.
L’altra industria statunitense leader nell’adozione dei robot all’interno del processo produttivo fu quella
meccatronica .
È, però, tra la fine degli anni ’70 e gli inizi degli anni ’80, i robot iniziarono ad essere apprezzati anche fuori
dell’industria automobilistica ed elettromeccanica e furono introdotti in modo massiccio in tutti gli altri
processi industriali.
I robot industriali possono essere classificati in tre stadi temporali evolutivi, ossia in
tre fasi storiche, a seconda del grado di tecnologia che utilizzano per operare.
Si parla in tal senso di tre diverse generazioni di robot.
-
I robot della prima generazione sono quelli introdotti all’inizio degli anni ’60.
Essi erano in grado di compiere operazioni di carico/scarico di macchine utensili o semplici operazioni di
manipolazione di pezzi e materiali.
Tali robot erano progettati per ripetere una successione di operazioni predeterminate, indipendentemente
dai cambiamenti dell’ambiente circostante: si trattava infatti di robot (ciechi, sordi e muti), i quali non
disponevano di apparecchiature per relazionarsi ed entrare in contatto col mondo esterno, per cui
l’ambiente nel quale lavoravano doveva essere strutturato in modo tale da facilitare le loro azioni, e gli
oggetti, che maneggiavano dovevano essere disposti in modo predefinito.
I robot della prima generazione erano esclusivamente meccanici a funzionamento pneumatico: i loro
regolatori erano costituiti da tamburi a dividere seguiti da camme o da relè, che controllavano delle valvole
pneumatiche.
Tali robot non operavano sotto servocontrollo, per cui il loro braccio, dopo ricevere un comando, lo
eseguiva fino a quando non veniva arrestato da un fine corsa, per poi ripartire non appena riceveva un altro
comando: per questo motivo venivano comunemente soprannominati robot fracassoni, a causa del rumore
prodotto dal braccio, che urtava contro i fermi meccanici usati per limitarne i movimenti.
I robot della seconda generazione sono stati introdotti negli anni ’70.
Essi erano in grado di svolgere compiti più complessi quali saldature a punto, verniciatura,
taglio, foratura.
Avevano elementari capacità di comunicare con l’ambiente circostante: erano infatti dotati di capacità
sensoria, grazie a sensori che trasmettevano informazioni relative alla presenza, alla posizione e
all’orientazione di oggetti circostanti.
Tali macchine, dunque, rispetto alle precedenti avevano in tal senso una maggiore intelligenza
dell’ambiente, si trattava di sistemi meccanici ed elettronici combinati, dotati di servocontrollo: tali robot
erano equipaggiati con motori, che venivano regolati in velocità ed accelerazione dal sistema di controllo
per mezzo di trasduttori.
Il sistema di controllo era costituito da un PLC (programmatore logic controller) o da una teach-box.
Essi, potevano essere programmati per spostamenti da punto a punto o lungo un percorso continuo; la
programmazione avveniva, on-line, manualmente o per mezzo di un telecomando.
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Inoltre i robot della seconda generazione disponevano di capacità diagnostiche di basso livello, che
generalmente si limitavano a segnalare le avarie all’operatore tramite spie luminose; spettava quindi
all’operatore risalire alle effettive cause dell’avaria.
I robot della terza generazione sono stati introdotti negli anni ’80.
Sono in grado di svolgere operazioni altamente sofisticate come le operazioni di assemblaggio, la saldatura
ad arco adattiva, le ispezioni tattili, la prova di componenti e prodotti, lavorazioni complesse di
trasformazione di pezzi, ecc.
Dispongono di un’alta capacità sensoria: sono, infatti, in grado di regolare adattivamente i propri
movimenti e di compensare i cambiamenti di posizione ed orientamento dei pezzi, cioè sono robot capaci
di accorgersi di eventuali cambiamenti esterni potendo così modificare le loro azioni in modo corretto (per
es., come nella saldatura ad arco adattiva, nel corso della quale il robot utilizza la visione o la percezione
attraverso l’arco per localizzare il giunto di saldatura ed ottenere informazioni di guida del movimento).
Si tratta di sistemi meccanici ed elettronici combinati, che operano sotto servocontrollo.
Il sistema di controllo è costituito da un calcolatore.
Possono essere programmati per spostamenti da punto a punto o lungo percorsi continui; la
programmazione viene effettuata, off-line (ma può, comunque, avvenire anche online), con linguaggi
informatici ad alto livello per mezzo di un terminale (tastiera e video).
Infine, i robot della terza generazione hanno un’alta capacità diagnostica: in tal senso possono interagire
con l’operatore in modo complesso inviandogli messaggi, per descrivere la natura e l’ubicazione delle
eventuali avarie.
-
E’ possibile individuare anche una quarta generazione di robot, che sono quelli attualmente in fase
di sviluppo.
Lo scopo dei ricercatori è quello di sviluppare robot in grado di prendere decisioni in modo totalmente
indipendente sulla base di eventi e regole ( intelligenza artificiale), al fine di eseguire compiti più complessi.
In essi si cerca di realizzare anche una raffinata facoltà sensoriale, in modo tale da raggiungere la vera
coordinazione occhio-mano propria dell’uomo.
E’, inoltre, probabile che i robot della quarta generazione saranno delle apparecchiature non metalliche:
infatti, dal momento che i prezzi dei materiali ad alto contenuto tecnologico sono in costante diminuzione,
tali robot saranno presumibilmente costruiti con materiali in fibra o con composti di grafite; si tratterà
dunque di macchine più leggere rispetto alle attuali unità.
Questo, almeno per il momento, è ancora futuro …
2.2Robot and automation
2.2.1Robot
A robot is a prime example of a mechatronics system. The automotive industry was an early adopter of
robotics, using these automated machines for material handling, processing operations, assembly and
inspection.
2.2.2Mechatronics
The term of “mechatronics” is the fusion of mechanics and electronics, as originally mechatronics included
the combination between these two disciplines.
Nowadays mechatronics combines mechanical engineering, electronic engineering, computer science and
control engineering, and its purpose is to design and manufacture useful devices by generating simpler,
more economical and reliable systems.
2.2.3Automation
Automation is the use of scientific and technological principles in the manufacture of machines that take
over work normally done by humans.
Ideas for automation were have existed since the time of the ancient Greeks. The Greek inventor called
Hero, developed an automated system to open a temple door, when a priest lit a fire on the temple altar.
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However, the real development of automation came , during, industrial revolution in the early eighteenth
century.
2.2.4Types of automation
Automated machines can be subdivided into two large categories – open loop and closed loop machines.
OPEN LOOP MACHINES: they are devices that ,once started, go through a cycle and then stop. A common
example is the automatic dishwashing machine. Once dishes are loaded into the machine and a button is
pushed, the machine goes through a predetermined cycle of operations : pre – rinse , wash, rinse and dry.
CLOSED LOOP MACHINES: they are devices that are used in the industrial operation. They are devices
where operation is controlled by the input or output of the machines. For example, in the production of a
car.
One can break down automation in production into basically three categories: fixed automation,
programmable automation and flexible automation.
2.2.5Fixed automation
The automotive industry primarily uses fixed automation. It is also known as “hard automation”, this
refers to an automated production facility in which the sequence of processing operations is fixed by the
equipment layout.
2.2.6Programmable automation
It is a form of automation for producing products in batches. These machines can be reprogrammed and
changed over to accommodate the new product style or new batch.
Flexible automation
It is a extension of programmable automation. Here, the variety of products is sufficiently limited so that
the changeover of equipment can be done very quickly and automatically.
The reprogramming of the industrial equipment can be done in two different ways: on-line or off-line
On- line, the programming is done from a computer terminal that is connected to an industrial machine.
Off-line, the programming is accomplished at a computer terminal without using the production equipment
itself.
3.0 I robot e la robotica
Con il termine “Robotica”, si indica la scienza di progettazione, della costruzione, della programmazione e
dell’applicazione dei robot.
Tale scienza discende dall’ integrazione di numerose tecnologie applicate, tra le quali vanno sicuramente
annoverate la meccanica, l’elettrotecnica, l’elettronica, la tecnica dei controlli automatici, l’informatica e la
logistica. Un ulteriore elemento di complessità di tale scienza viene a riscontrarsi nel fatto che, in primo
luogo elettronica e informatica,hanno avuto un’evoluzione delle conoscenze talmente rapida da richiedere
figure professionali, quindi tecnici specialistici, sempre aggiornati sulle novità.
Si intuisce subito che non può esiste un esperto a livello mondiale sulla robotica e non potrà mai esistere,
ma sono presenti una serie di figure specializzate (tecnici, ingegneri, …. e via discorrendo ) , sui vari aspetti
della scienza “Robotica”.
La robotica può essere suddivisa in due grandi blocchi :
di servizio o avanzata
Robotica
Industriale
3.1 La robotica di servizio o avanzata
un robot di servizio opera o avanzata, in modo semi o totalmente automatico, per effettuare servizi
utili al benessere dell’umanità o di altri sistemi che siano mobili e/o manipolativi, che non possiede
la capacità di fabbricare manufatti.
Tale definizione per IFR (Internetional Federation of Robotics ) vista la infinita di forme, aree applicative e
strutture, deve considerarsi ancora provvisoria.
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In questa categoria rientrano diversi robot tra cui:
Robot di servizio
domestici o umanoidi
artificieri
Acquatici
Per l’esplorazione spaziale
Mediche Agricoli
E altri
3.1.1Robot domestici o umanoidi La ricerca e la
commercializzazione di robot, che assomigliano agli
uomini, è il principale obiettivo degli scienziati. Essi rappresentano l’ apogeo e vengono identificati come
macchine, che imitano l’individuo ,sia nell’aspetto,sia nelle funzioni, che essi possano compiere.
I ricercatori stanno cercando di mettere,i robot, nelle condizioni di imparare, proprio come fa un essere
umano durante la sua vita, per poterlo fare si è sviluppata una scienza denomina : scienza della intelligenza
artificiale (I.A.).
Tale studio e particolarmente complesso e approfondita , dato che si cerca di riprodurre , sia
comportamenti umani che le emozioni da essi provate.
In figura, è rappresentato il robot “ASIMO” creato dalla
Sony, esso utilizza più di 30 gradi di libertà allo scopo di
replicare nel modo più similare possibile i movimenti
umani. La programmazione di “Asimo” avviene tramite un
computer ed è pilotabile a voce.
3.1.2Robot avventurieri
Sono sempre più utilizzati, robot specialistici allo scopo di
svolgere funzioni e mansioni alle quali l’uomo non può
adempiere.
Tra essi rientrano i robot spaziali, i droni e i sottomarini .
In figura, è rappresentato un robot spaziale, più precisamente il “Mars rover”; lo scopo di tale robot è
quello di analizzare i materiali presenti su Marte per poter capire se un tempo sul pianeta “rosso”vi era vita.
3.1.3Robot medici
Un particolare settore della robotica, sviluppato alla
fine degli anni ’90, è quello medico-chirurgo.
Tale settore utilizza sistemi molto similari a quelli
industriali, infatti il robot medico, sfrutta uno o più
bracci collegati ad un computer e a una console, dove
sono posizionati dei manipolatori, che permettono al
chirurgo di eseguire interventi ,anche molto complicati,
senza operare direttamente sul paziente. Gli errori,
dovuti al tremolio, sono compensati da sistemi servomeccanici appositi.
In figura, è rappresentato un robot chirurgo a quattro bracci per poter eseguire più fasi in maniera molto
precisa e rapida.
3.2 La robotica industriale
Il robot industriale di manipolazione, o semplicemente robot, è un manipolatore automaticamente
controllato, riprogrammabile, multiscopo, programmabile in tre o più assi che , fissi o mobili, sia
usato per applicazioni di automazione industriale.
24
Tale definizione è riconducibile alla normativa ISO TR 8373 nella quale si specificano , anche, i seguenti
termini:
Riprogrammabile : i movimenti possono essere cambiati senza modifiche fisiche, ovvero senza
intervenire sulla struttura meccanica o sul sistema di controllo, ma andando a programmare
l’intero sistema tramite delle periferiche.
Multiscopo o flessibile: può adattare alle molteplici applicazioni con semplici modifiche/ aggiunte di
componenti specifici (pinza ,torcia per saldatura ….)
Asse: Direzione utilizzata per indicare i movimenti compiuti dal robot, i quali possono essere sia di
traslazione che di rotazione
A tale definizione va aggiunta quella del S.I.R.I.(Società Italiana Robotica Industriale) nella quale si afferma
che il termine più corretto e rappresentato dal termine automa:
Un automa è una macchina predisposta a sostituire l’uomo in alcune lavorazioni – applicazioni (con
l’aiuto di utensili portatili), nella manipolazione, nel montaggio, nell’ispezione e controllo,tale
macchinario è dotato di una memoria per immagazzinare una quantità significativa di istruzioni;
programmabile per eseguire, con diversi assi di movimento, cicli di operazioni ripetitive; flessibile,
cioè idoneo a eseguire diverse operazioni differenti fra loro.
Tali definizioni possono essere completate dalle seguenti affermazioni:
-Il robot è una macchina capace di movimentare pezzi o oppure di eseguire lavorazioni specifiche
sul prodotto senza un controllo continuo da parte dell’uomo
-Il robot può essere impiegato per eseguire diversi compiti senza apportare modifiche fisiche
-Il robot può convenientemente eseguire lavori pericolosi, nocivi particolarmente inadatti all’uomo
Volendo riassumere il robot industriale è:
- un sistema meccatronico : nel senso che, esso è un complesso di elementi meccanici e elettrici.
- manipolatore: si intende un dispositivo atto a movimentazione di prodotti o utensili nell’ambito
produttivo di tipo discreto (ovvero dove sono presenti oggetti individuali enumerabili).
- a più gradi di libertà(GDL): nel senso che, i robot sono progettati e costruiti in modo che i loro movimenti
riproducano, nel modo più similare possibile,i movimenti degli arti umani; per questo i robot spesso e
volentieri ricordano nel loro aspetto il braccio umano.
-programmabile e automatico: si intende, un dispositivo che è in grado di apprendere una serie di istruzioni
(cicli di lavoro),per poi eseguirli.
-che opera tramite il comando di una unità di comando,dotata di un dispositivo per la memorizzazione dei
dati.
3.3 Componenti principali
Gli elementi fondamentali di un sistema robotico possono essere schematizzate nel seguente schema di
flusso, dove è evidenziato il flusso di informazioni fra i vari blocchi, essi sono:
3.3.1 La struttura meccanica
Il sistema di azionamento(sistema di attuazione)
Sistema di comando, composto dall’unità di governo e dai trasduttori.
25
Sistemi di controllo
Sistemi di azionamento
Unità di governo
Unità
ingressi
Unità
uscite
operatore
Programma
La struttura meccanica di un robot industriale è costituita da una catena cinematica aperta(come nello
schema rappresentato sopra), formata da elementi disposti in serie, oppure può essere chiusa,ovvero con
gli elementi disposti in parallelo.
La norma ISO8373 prevede che ogni componente abbia una specifica nomenclatura, atta a distinguere le
varie componenti di un robot; ciascun componente prende il nome di Link, ed è collegato alla componente
successiva per mezzo di un giunto(joint).
Le varie componentistiche sono riassunte nella seguente tabella
Nome inglese
Nome Italiano
Descrizione
Support
Struttura
La struttura è l’elemento al quale viene fissato il braccio;essa può
structure
Portante(basamento) essere fissata a terra,sulla parete o capovolta sul un portale si
supporto;inoltre essa può essere fissa o scorrevole.
Shoulder
Spalla
Elemento di collegamento fra basamento e braccio
Arm
Braccio
Meccanismo composto da una catena(catena cinematica) di
elementi rigidi(membri), collegati in serie da snodi a traslazione o a
rotazione(giunti prismatici o rotoidali),denominati Braccio,
avambraccio e polso.
Wrist
Polso
Articolazione finale del braccio che serve a orientare il
terminale;composto da uno o più giunti rotoidali
End-effetor
terminale
È la parte finale del braccio,che viene a contatto con l’oggetto
(pinza, mano, elettromagneti, ventose,ecc) ;tale componente è
fissata all’estremità del polso, in base al lavoro compiuto dal robot .
Hand
Mano
organo di presa, similare a una mano umana, dotato di un a numero
variabile di dita
Finger
Dito
Parte della mano o della pinza, avente il compito di afferrare oggetti
Joint
Giunto
Meccanismo , che congiunge due catene cinematiche, in grado di
consentire movimenti relativi fra i vari link
Gripper
pinza
Organo di presa con funzione di attuatore finale
Axis
Asse
Direzione nella quale il robot può muoversi in maniera lineare, o
asse su cui il robot può compiere rotazioni
Yaw
Orientamento
Rotazione angolare dell’end – effector verso destra o sinistra
Pitch
Inclinazione
Rotazione angolare dell’end-effector verso l’alto o il basso
Roll
Rollio
Rotazione dell’end-effector intorno all’asse
26
3.3.2Tipi di giunti
I giunti sono accoppiamenti meccanici che hanno lo scopo di collegare due corpi rigidi (Link);
considerandone uno fisso che funga da vincolo,il numero di movimenti possibili dell’altro stabilisce i
gradi di libertà (G.D.L.) del giunto.
N.B. I G.D.L. di un corpo rigido stabiliscono i movimenti, che esso può compiere nel piano, tali G.D.L. sono
due di traslazione e uno di rotazione.
Poiché il robot è chiamato manipolare di oggetti,stabilendone posizione e orientamento,deve avere
almeno tre G.D.L. per poterli spostare e orientare nel piano.
Applicando lo stesso ragionamento allo spazio, quindi al riferimento cartesiano, si può dedurre che per
posizionare e orientare arbitrariamente un corpo nello spazio occorrono 6 G.D.L. , tre di traslazione e tre di
rotazione.
In parole semplici, si intende dire che si utilizza come riferimento nello spazio la terna tri - rettangola
destra, dove le rotazioni sono considerate positive in senso anti-orario e le traslazioni , a loro volta, sono
considerate positive quando ci si sposta da sinistra verso destra (regola della mano destra)
Esistono differenti tipi di giunti, i quali sono classificati in funzione dei gradi di libertà e quindi delle
possibilità di movimento, essi possono essere:
Rotoidali, consentono un GDL di rotazione
Prismatici, consentono un GDL di traslazione
Cilindrici, consentono due GDL, uno di rotazione e l’altro di traslazione
Sferici, consentono tre GDL di rotazione
Elicoidali, consentono tre GDL, due di rotazione e uno di traslazione.
La somma dei gradi di libertà dei giunti corrisponde ai gradi di libertà del robot, tale valore coincide con il
numero di assi posseduti dal robot.
In conclusione si può affermare che:
per spostare o orientare arbitrariamente un corpo nello spazio l’attuatore finale deve possedere sei gradi
di libertà e quindi il robot deve avere come minimo 6 assi, ovvero sei giunti motorizzati disposti, in modo
da realizzare sei movimenti indipendenti fra di loro.
Gli accoppiamenti meccanici, che vanno a creare i giunti, sono realizzati in modo da limitare le perdite di
energia dovute all’attrito, per cui si utilizzano guide a rulli o a ricircolo di spere per i giunti prismatici e
cuscinetti volventi per giunti rotoidali.
3.4 Prestazioni di un robot industriale
Ad un robot industriale e richiesto un’elevata affidabilità,ripetibilità,durata e sicurezza operativa.
Nella seguente tabella sono riportati i parametri prestazionali richiesti ad un robot.
Parametro
Descrizione
Volume di
Primario o raggiungibile:esso è il luogo geometrico rappresentato dai punti raggiungibili
lavoro
da un punto fisso posto sull’end-effector, ovvero è lo spazio racchiuso fra i punti estremi
(Workspace)
raggiungibili dal punto di riferimento dell’attuatore finale.
Secondario o destrezza: è rappresentato dal luogo geometrico dei punti raggiungibili con
orientamenti arbitrari dell’attuatore finale (pinza, ecc…).
Carico pagante È il peso massimo ,che un robot possa trasportare,compreso quello dell’attuatore
finale,sull’ ultima flangia.
Carico utile
È il carico netto sopportabile dall’automa.
Percorso(path) È la traiettoria nello spazio assegnata o percorsa da un punto caratteristico dell’attuatore
finale.
Distanza
Distanza massima realizzabile da ciascun asse di traslazione.
operativa
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Angolo
operativo
Sbraccio
Velocità
massima
Accelerazione
massima
Precisione di
posizionamento
Precisione della
traiettoria
Risoluzione
È l’angolo di rotazione rappresentato da ciascun asse di rotazione
È la massima distanza raggiungibile dal punto finale di riferimento dell’attuatore finale
rispetto all’asse del piede
Massima velocità raggiungibile durante il moto da ciascun asse; espressa in gradi/s o
rad/s per le rotazioni e mm/s per le traslazioni.
Massima accelerazione ottenibile nel moto da ciascun asse; espressa in
/ o
/
Ripetibilità:precisione con cui l’attuatore finale e riportato in un determinato punto.
Accuratezza: precisione con cui l’attuatore finale raggiunge il punto programmato.
Grado di conformità tra traiettoria effettivamente seguita con il percorso programmato.
È il minimo valore di spostamento che può assumere ogni asse,in genere e fornita dal
costruttore su ogni singolo asse.
3.5 Principali errori
Tra le principali cause di errore,nel raggiungimento della posizione, orientamento o nel mantenimento della
traiettoria programmata, vanno annoverati:
• Imprecisioni dovute alla struttura
• Presenza di “giochi” nei giunti
• Elasticità di giunti e bracci
• Imprecisioni dovute a sensori e trasduttori
• Imprecisioni degli attuatori (motori).
Per quanto riguarda invece gli errori sistematici, essi influenzano l’accuratezza, mentre quelli
accidentali influenzano la ripetibilità.
Di norma , per essere ritenuto buono, un robot deve disporre di alcuni elementi che sono:
L’attuatore finale scelto in funzione dei carichi e del lavoro da eseguire
Polso capace di direzionare l’attuatore finale in funzione del ciclo di lavoro e del volume di
lavoro
Robustezza della struttura meccanica
Precisione e ripetibilità compatibili con la lavorazione da eseguire
Velocità di esecuzione, di norma superiore a quella umana
Affidabilità per lunghi periodi prima della manutenzione
Facilità di manutenzione
Possibilità di eseguire diverse manovre a velocità ridotta con comando manuale
Dispositivi idonei alla sicurezza di oggetti e persone
Interfaccia capace dialogare con il calcolatore centrale
Tutti i concetti e le caratteristiche, qui sopra riportate, sono tutte grandezze non misurabili o
quantificabili, per cui la norma ISO9283 permette l’individuazione di tali caratteristiche allo scopo
di permettere la scelta del robot più adatto alle esigenze richieste.
3.6Classificazioni dei robot in industriali
I robot industriali possono essere classificati in funzione di una serie di criteri, i quali sono:
28
Criterio
Classificazione
Cinematica
Funzionale
Operativa
Dinamica
Sensoriale
Caratteristiche geometriche e cinematiche (tipo di movimenti)
Tipo di applicazione
Modalità di controllo dei movimenti del braccio
Caratteristiche energetiche degli attuatori
Capacità percettive del robot in relazione al proprio stato e a quello del mondo
esterno
I robot manipolatori si possono suddividere in base alla tipologia di catena cinematica in tre grandi
categorie:
3.6.1Robot seriali
I link di questo robot sono connessi tutti in serie da delle coppie rotoidali. Si viene così a creare una catena
cinematica aperta (simile ad un braccio umano).
3.6.2Robot paralleli
I robot sono molto meno diffusi di quelli seriali e hanno caratteristiche complementari a questi. Sono
costituiti da membri che formano catene cinematiche chiuse. Hanno capacità di carico maggiori e rispetto
agli altri e hanno una maggiore rigidità. La loro particolare struttura permette di posizionare i motori a
terra, alleggerendo la struttura stessa e permettendo di avere velocità ed accelerazioni molto più elevate
(anche se la capacità di carico in questo caso si riduce molto).
Spesso, però, hanno una mobilità più ridotta, cioè il volume dello spazio raggiungibile dall’organo
terminale è inferiore rispetto a quello dei robot seriali.
Un esempio di questo robot è il robot Delta della ABB.
3.6.3Robot ibridi
Questi tipi di robot sono dotati di una parte a struttura cinematica parallela e una parte seriale. Famosi
sono il Tricept HP e l’ABB IRB 940. Spesso si tratta di robot paralleli, sui quali viene montata una parte a
cinematica seriale.
Dal punto di vista pratico, si possono individuare una serie di tecnologie geometriche e costruttive. Le più
comuni sono:
• Cartesiani, detti PPP perché sono realizzati con tre giunti prismatici.
• Cilindrici,detti RPP perché ottenuti con un giunto rotoidale e due prismatici.
• Polari o sferici,detti RRP perché sono costituiti da due giunti rotoidali e uno prismatico.
• Paralleli
• S.C.A.R.A. ,detti RRP perché sono costituiti da due giunti rotoidali e uno prismatico, ma con un’area
di lavoro a forma di “Fagiolo”.
• Articolati o angolari (antropomorfi),detti RRR perché sono costituiti da tre giunti rotoidali.
3.6.4 Robot cartesiani
-Si dicono robot cartesiani, i robot i cui bracci sono costituti da tre giunti prismatici e i cui assi sono
coincidenti con un sistema cartesiano.
Essi possono essere:
- Ad assi sovrapposti
- a montante
-a portale
29
Robot cartesiano
robot cartesiano orizzontale
Robot cart. Ad assi
sovrapposti
robot cartesiano portale
Il volume di lavoro è costituito da un parallelepipedo. La traiettoria del punto di riferimento dell’end
effector può essere ottenuta con:
Tre singoli spostamenti lungo (x;y;z)
Tre spostamenti combinati, in modo da ottenere una movimentazione continua.
Vantaggi
• Moti lineari dei tre assi
• Modello cinematico molto semplice
• Struttura rigida
• Elevata accuratezza di posizionamento dell’ end effector
• Elevata precisione
Svantaggi
• Spazio di lavoro ristretto
• Rendimento non elevato
• Necessità di adeguate protezioni anti- polvere per i giunti
• Velocità di lavoro non molto elevata
• Possono operare solo sulla parte superiore o laterale dell’ oggetto
Questa categoria di robot è usata essenzialmente nella palletizzazione e nel montaggio di componenti
meccaniche, allo scopo di realizzare complessivi non molto complicati.
30
3.6.5Robot cilindrici
•
Si dicono cilindrici quei robot, i cui bracci collegati per mezzo di un giunto rotoidale e due
prismatici formano un sistema di coordinate cilindriche.
Essi sono costituiti da un braccio orizzontale, scorrevole su un asse verticale,montato su una base
rotante. Tale sistema realizza un volume di lavoro di tipo cilindrico dando la possibilità all’ end effector
di essere individuato nell’area di lavoro tramite coordinate angolari, una radiale e una verticale rispetto
al piano di riferimento.
Vantaggi
• discreto volume di lavoro
• modello cinematico semplice
• buona accessibilità nelle cavità
• sollevamento di carichi notevoli
Svantaggi
• retro del robot inaccessibile.
• rendimento dei giunti ridotto dovuto alla presenza
di giunti prismatici.
• precisione di posizionamento dell’end effector
dipendente dalla distanza dal centro di rotazione.
• velocità di lavoro modesta.
I robot cilindrici sono usati per la palletizzazione e nell’ asservimento di macchine utensili (tornio, fresa,
CNC, e via dicendo) per il carico e scarico pezzi. Essi sono usati perché hanno una buona accessibilità
nelle cavità e negli spazi angusti. Viceversa, essi sono scarsamente utilizzati per il montaggio di
complessivi e la rilevazione di misure.
3.6.6Robot polari o sferici
-I robot polari vengono considerati una evoluzione
dei robot cilindrici, visto che la struttura e la
medesima ,ma, andando a sostituire lo spostamento
verticale, realizzato con un giunto prismatico, con
l’inclinazione del braccio,realizzata per mezzo di un
giunto rotoidale.
Tale tipologia di robot è identificato con il termine
sferico, dato che esso realizza un volume di lavoro
sferico.
La catena cinematica risultante è costituita da due
coppie di giunti rotoidali e da una coppia di giunti
prismatici, i cui assi possono essere predisposti
secondo:
Un sistema di coordinate polari, nei quali i movimenti
del braccio consistono in a una traslazione lungo x, una
rotazione intorno a y e una rotazione intorno a z
Un sistema di coordinate sferiche, le cui relazioni
spaziali sono di difficile comprensione e rappresentazione rispetto a quelle cartesiane
I vantaggi e gli svantaggi sono gli stessi del robot cilindrico, ma con una minore accuratezza nel
posizionamento dell’end effector.
31
3.6.7Robot paralleli
•
I robot paralleli hanno una struttura a catena cinematica
chiusa; possono essere costituiti da 4 o 6 bracci, ognuno dei
quali possiede giunti prismatici e sferici o rotoidali.
Non tutti i giunti sono direttamente collegati con un motore per
essere azionati, tali giunti sono identificati come passivi, ne consegue
che la catena cinematica risultante è complessa dal punto di vista
della realizzazione come si vede la figura.
3.6.8Robot S.C.A.R.A.
•
articolata orizzontale la cui struttura è composta da due o
tre giunti ad assi verticali e paralleli.
Essi si possono considerare una combinazione di un robot
articolato con un robot cilindrico.
La caratteristica fondamentale di questo robot, che permette di
distinguerlo dagli altri tipi e il particolare volume di lavoro a forma di
“fagiolo”, come si può vedere dalla figura.
Tra i principali vantaggi rientrano:
• Elevata velocità di movimentazione
• Basso costo
• Struttura compatta e resistente
• Modello cinematico semplice
Tra i principali svantaggi si individuano:
• Difficoltà di manipolazione di pezzi posti all’altezza del basamento
• La struttura non consente di operare nelle cavità
• Volume di lavoro piuttosto limitato rispetto all’ingombro del robot.
Il robot S.C.A.R.A. si dimostra particolarmente adatto a piccoli montaggi che non richiedono orientamento e
per le sue alte capacità di palletizzazione di piccoli pezzi.
3.6.9Robot articolati
-
I robot articolati o RRR, sono automi i cui bracci sono collegati per mezzo di tre o più giunti
rotoidali. Tali robot vengono anche detti antropomorfi, proprio per la somiglianza con il broccio
umano.
Il robot industriale antropomorfo è composto da due giunti , spalla e gomito, i quali sono montati su un
basamento dove la spalla può ruotare.
Tale tipologia di robot è la più diffusa poiché esso consente di coprire un maggiore volume di lavoro e
permette un’ampia manovrabilità degli organi di presa.
La base del robot ruota intorno a un asse verticale , mentre gli altri due giunti ruotano intorno agli assi
orizzontali e paralleli. L’avambraccio del robot ha due G.D.L. di rotazione rispetto al braccio. La
posizione del robot puo essere definita tramite coordinate lungo x,y e z del Tool Center Point (TCP)
ovvero il punto di incrocio fra l’asse di rollio e quello di inclinazione
32
I principali vantaggi sono:
• Volumi di lavoro molto ampi
• Massima flessibilità di impiego
• Molto veloce
• Molto preciso nei posizionamenti
I principali svantaggi sono i seguenti :
• Modello cinematico complesso, per cui è richiesta un’unità di
governo evoluta e complessa
• La struttura perde la rigidità nei pressi del bordo del volume di
lavoro
• Modello di automa molto costoso
Le principali operazioni di impiego a cui è sottoposta la struttura sono
varie, tra cui vi è la movimentazione, la saldatura, il montaggio e la
verniciatura. Tali funzioni possono essere svolte dal robot dato che esso è molto flessibile.
4.0Modalità di azionamento dei giunti
Sorgente di alimentazione
Unità
di governo
Sistema di azionamento
servoattuatore
Organi di trasmissione
Amplificatore
Di potenza
giunto
attuatore
Ciascun giunto di un qualsiasi robot necessità di un azionamento per convertire i segnali di uscita
provenienti dall’unità di governo in movimenti della struttura, è possibile rappresentare tale segnale
tramite uno schema a blocchi.
In tale schema, si evidenziano le principali componentistiche e la comunicazione che esse hanno fra loro,
proprio come detto sopra, dall’ unità di governo vengono elaborati i programmi e i diversi movimenti che
l’automa deve compiere, dopo di che il segnale viene convogliato nel sistema di azionamento, dove
all’interno di esso sono presenti l’amplificatore di potenza e l’attuatore.
Il compito dell’amplificatore di potenza è quello di fornire la potenza necessaria all’attuatore, tale energia
viene prelevata da una sorgente energetica esterna in funzione dei segnali che arrivano dall’unità di
governo. Di conseguenza, l’attuatore produce la potenza meccanica richiesta, la quale può essere impiegata
direttamente o per mezzo di organi di trasmissione (pulegge, ingranaggi e ruotismi), allo scopo di azionare
il giunto in modo da eseguire il movimento programmato.
4.1Gli attuatori
Gli attuatori che vengono utilizzati sono vari e differenti fra loro e vengono suddivisi in funzione della fonte
energetica utilizzata, le quali sono:
- Energia pneumatica
- Energia idraulica (oleodinamica)
33
-
Energia elettrica
Gli attuatori pneumatici, attualmente sono sempre meno utilizzati a causa della difficoltà di ottenere un
controllo preciso della posizione del braccio, invece il campo in cui si è visto un incremento degli attuatori
pneumatici è quello degli organi di presa o manipolatori a sequenza fissa (gripper, ventose e via
discorendo).
Tra i principali vantaggi degli attuatori pneumatici rientrano:
• Potenze specifiche elevate
• Velocità di movimentazione elevata
• Facile manutenzione
• basso costo
Mentre fra i principali svantaggi rientrano:
• precisione solo a fine corsa
• velocità non costante
• instabilità dinamica
Gli attuatori idraulici o oleodinamici vengono implementati su quei robot che sono realizzati per
movimentare grandi e pesanti carichi. Nelle applicazioni robotizzate le pressioni, che sono in gioco con gli
attuatori idraulici sono del ordine di 100 – 150 bar ed è necessario che l’olio sia portato agli attuatori per
mezzo di tubazioni flessibili e leggere, purtroppo l’olio deve essere portato a tali pressioni sul posto tramite
adeguate centralina idraulica comprendente un motore elettrico, pompa filtri e serbatoio.
Tra principali vantaggi che si possono riscontrare nell’ utilizzo di attuatori idraulici rientrano di sicuro:
• grandi potenze specifiche
• velocità costanti e elevate
• coppie e accelerazioni elevate
• forze costanti e elevate
• assenza di scintille
Invece fra i diversi svantaggi che si possono annoverare nell’ utilizzo di attuatori idraulici rientrano:
• problemi di ingombro delle tubazioni
• possibili perdite di olio
• elevati ingombri
• rumorosità
• manutenzione molto frequente
• costo elevato.
In ultimo, vi sono gli attuatori elettrici, ovvero i motori elettrici , i quali sono andati a sostituire poco alla
volta gli attuatori idraulici ,anche se negli ambienti esplosivi sono ancora usati gli altri due tipi da
azionamento.
L’attuatore elettrico, usato nella robotica e nei diversi sistemi di automazione, è ben diverso da quello che
viene usato nelle altre applicazioni dove è richiesto un azionamento per mezzo di un motore elettrico.
Di norma, un motore nell’ambito dell’automazione e della robotica, più in particolare, è alimentato per
mezzo di un convertitore, il quale trasforma l’energia elettrica della rete in energia con caratteristiche
particolari richieste dal motore e provvede a esercitare un controllo costante sulla velocita di rotazione
dell’ albero.
Esistono diversi motori elettrici tra cui si possono annoverare i seguenti:
- motore asincrono in (C.C.)
- motore passo-passo in (C.C.)
- servomotore in (C.C.)
34
-
motore Brussheles in (C.A.)
Il motore asincrono, fu usato nei primi modelli di robot, esso offre un ridotto costo ,una scarsa
manutenzione ed, infine, è molto robusto , ma si ha una difficile regolazione soprattutto a bassi regimi.
Tale tipologia di problema è stata sopperita almeno in parte con l’introduzione degli inverter che
permettono un controllo pressoché continuo ed ininterrotto .
Il servomotore ha buone caratteristiche per l’utilizzazione nel campo dell’automatismo, dato il suo ottimo
controllo della velocità di rotazione, anche se superato un certo valore esso tende a generare degli impulsi
di rotazione,i quali posso portare ad un errato posizionamento dei bracci.
Esso è costituito da uno statore, realizzato con dei magneti permanenti, ed un rotore sul quale sono avvolti
una serie di avvolgimenti elettrici di rame (Cu), che interagiscono con lo statore .
Il motore passo-passo funziona, come gli altri motori tramite corrente continua, la quale per mezzo di un
generatore di impulsi permette al motore di muoversi. Gli impulsi generati sono associati al segnale
proveniente dall’unità di governo, tali impulsi inoltre sono associati a una frazione di rotazione dell’albero
del motore.
Esso ha ridotti costi di investimento, una ridotta manutenzione e un’alta sensibilità ai carichi eccessivi,
soprattutto ai bassi regimi di rotazione.
I motori Brusshelles, rappresentano migliori motori, che si posso utilizzare; essendo alimentati
direttamente in corrente alternata, essi sono dotati di un raddrizzatore e una scheda elettronica allo scopo
di convertire tale corrente in continua.
Esso a differenza del motore asincrono non utilizza spazzole per l’alimentazione del rotore, inoltre produce
una coppia elevata e costante, con un’ottima variazione del numero di giri.
4.2Gli organi di trasmissione
Come già accennato precedentemente gli organi di trasmissione hanno i compito di trasferire la potenza e
la velocità degli attuatori ai giunti.
Generalmente si utilizzano trasmissioni con ruote dentate a denti elicoidali e cinghie scanalate e dentate, la
scelta viene effettuata in base alle distanze a cui deve essere trasferito il moto e alle potenze in gioco.
La loro presenza fornisce, anche, una stilizzazione dinamica del sistema e della struttura meccanica, anche
se la loro presenza comporta in una perdita di energia.
4.3Sensori
-i sensori di cui si avvalgono i robot, assolvono il compito di comunicare in tempo reale con l’unità di
governo quello che avviene nell’ambiente in cui è situato il robot.
Per cui i sensori hanno lo scopo di interagire con l’ambiente esterno e trasmettere informazioni sul ciclo di
lavorazione svolto all’ unità di governo.
In parole semplici sensori svolgo il compito dei cinque sensi del corpo umano, consentendo al robot di
stabilire una percezione esterna andando a creare un intelligenza per quanto riguarda l’ambiente
circostante.
Non tutti i robot sono dotati di sensori, solamente quelli che sono predisposti a eseguire determinate
funzioni complesse (assemblaggio,saldatura,ispezione difetti ). L’utilizzazione di un sistema sensoriale
implica un aumento dei costi a carico dell’azienda, la quale dovrà cercare di “dosare”, senza esagerare
l’istallazione e l’utilizzo di tali sensori.
I sensori son classificati in due categorie:
A) Sensori di contatto, i quali rivelano la presenza o meno di un oggetto mediante un contatto fisico.
B) Sensori di non-contatto, che rivelano la presenza di un oggetto senza operare un contatto fisico, ma
sfrattando una radiazione(luminosa,magnetica ,sonora...).
Nella categoria A rientrano i sensori di tatto e di forza mentre nella categoria B rientrano i sensori di
prossimità e di visione.
35
I sensori di tatto permettono all’automa di riconoscere il pezzo con un’esplorazione tattile. Sono
posizionati, di solito, all’interno degli organi di presa per verificare la presenza o meno dell’oggetto.
Generalmente essi non sono altro che micro interruttori, che al momento della presa chiudono il
circuito elettrico inviando l’informazione all’unità di governo.
I sensori tatti possono essere anche di tipo foto-elettrico, ovvero le fotocellule che funzionano come dei
contatti elettrici.
I sensori di forza sono particolarmente importanti e necessari per un accurato dosaggio della forza
prodotta dagli attuatori, di solito essi sono costituiti da estensimetri posizionati sulle vari componenti
che costituiscono il robot.
Un altro sensore è costituito da un sensore di prossimità, il cui compito è quello di rilevare la distanza
tra l’oggetto e il sensore stesso. Generalmente, essi sono sensori ad ultrasuoni, i quali utilizzano lo
stesse onde sonore utilizzate dai pipistrelli (fenomeno dell’eco- riflessione).
Esistono anche dei sensori al laser, i quali, tramite una fotocellula e un emettitore laser riescono a
stabilire la distanza dei vai componenti del robot.
Un ulteriore metodo, con cui è possibile stabilire la distanza da una superficie, è per mezzo dei sensori
di triangolazione. Tali sensori sfruttano un antico metodo, usato dai più famosi navigatori della storia,
per stabilire la distanza fra due oggetti .
Il sistema di triangolazione usato oggi giorno sui robot è un sistema che sfrutta la luce, emessa da un
apposito emettitore, che ruotando colpisce l’oggetto con un certo angolo di inclinazione e creando un
fascio di luce riflesso colpisce il ricevitore, chiudendo il circuito e permettendo di risalire alla distanza
effettiva dal oggetto.
Matematicamente la distanza è uguale ad:
∗
=
oppure =
∗
[mm]
oggetto
d
A
B C
D
emettitore
ricevitore
Fra i principali dispositivi per l’acquisizione delle immagini sono generalmente si utilizzano le telecamere,
tra cui sono annoverate :
- Le telecamere a vidicon (il funzionamento è molto simile a quelle televisive).
- Le telecamere a stato solido
Tali dispositivi garantiscono un’ immagine spaziale ti tipo bidimensionale; una soluzione più interessante
deriva dalla visione tridimensionale di cui il robot può fare ricorso, se vengono installate, in maniera
identica alla vista umana.
I robot, che sono provvisti di telecamere, devono disporre di appositi elementi per poter duplicare in forma
numerica le immagini rilevate, di un’elevata capacita di calcolo,per cui sono necessari:
- Dispositivi con ampie capacita si memorizzazione
- Processori matematici molto veloci (CPU)
- Software dedicati per la visione al fine di supportare la cpu e rendere più rapida l’elaborazione.
Oltre questi dispositivi sono presenti anche trasduttori di velocità e posizione, ovvero gli encoder
incrementali.
36
4.3.1Trasduttori
-
I trasduttori sono dispositivi che hanno il compito di convertire una grandezza fisica in una
grandezza elettrica e di comunicare in tempo reale all’unita di governo la situazione sul campo
( nell’ambiente di lavoro) in ogni istante del ciclo di lavoro.
Essi sono composti da una serie di dispositivi rappresentati nel seguente schema a blocchi.
Innanzitutto il segnale di ingresso rappresentato da una grandezza fisica (forza, temperatura, coppia,
velocità, spostamento)viene rilevata da un sensore. Il sensore non è altro che un dispositivo che rileva una
grandezza fisica e la converte in un’altra grandezza fisica. La grandezza fisica derivata dalla rilevazione del
sensore può essere rappresentata su un grafico(come descritto dalla figura), successivamente, essa viene
convertita per mezzo di un convertitore in una grandezza elettrica, la quale ,però, ha un andamento non
lineare per cui tramite un circuito di linearizzazione viene resa lineare.
Infine, si avrà un segnale di tensione, il quale direttamente proporzionale alla grandezza fisica sotto esame.
I
sensore
convertitore
U = f(I)
Circuito di
linearizzazione
i
segnale non lineare
segnale non lineare convertito
segnale linearizzato
Qualunque trasduttore ha una serie di parametri caratteristici riportati nel suo data-sheet, ovvero la
targhetta apposta sul trasduttore stesso. Tali parametri identificano il trasduttore e il suo funzionamento
,sia in modo qualificativo, sia in modo quantitativo.
I principali parametri sono:
1° Range di funzionamento o campo di misura
Il range di funzionamento è l’intervallo di valori che può assumere la grandezza che deve essere trasdotta.
All’interno di tale campo di misura il costruttore del trasduttore garantisce il corretto funzionamento del
dispositivo.
2° Caratteristica di trasferimento o di funzionamento.
Viene definita caratteristica di funzionamento la relazione che intercorre fra il segnale di uscita e il segnale
di ingresso. Nei Data-scheet tale relazione è riportata tramite formule matematiche grafici o tabelle che
rappresentano univocamente la relazione fra segnale di ingresso con il segnale di uscita.
In termini generici U = f(I) ovvero il segnale di uscita è una funzione del segnale di ingresso.
3° sensibilità
La sensibilità è il parametro che rappresenta il rapporto fra la variazione del segnale di uscita e la variazione
del segnale di ingresso.
Graficamente tale valore rappresenta la tangente all’angolo che la caratteristica di funzionamento forma
con la retta delle ascisse, inoltre tanto più la retta e inclina, tanto più è maggiore la variazione del segnale di
37
uscita al variare del segnale di ingresso. Va anche detto che se la caratteristica di funzionamento è lineare,
la sensibilità è costante per tutto il funzionamento, viceversa se la caratteristica di funzionamento non è
lineare, ne risulterà che la sensibilità varierà e sarà definita dalla derivata della caratteristica di
funzionamento.
4°Non linearità
Un buon trasduttore deve aver una caratteristica di funzionamento lineare durante tutto il suo range di
funzionamento, ovvero la garanzia che vi sia la corretta proporzionalità fra la variazione del segnale di
uscita e la variazione del segnale di ingresso. Sfortunatamente, anche i trasduttori, considerati eccellenti,
presentano una caratteristica di funzionamento reale, la quale si discosta dalla cosiddetta caratteristica di
funzionamento teorica; di conseguenza nel data-sheet sono inseriti sottoforma di valore numerico, le
tolleranze di scostamento dal valore teorico.
Tali tolleranze sono garantite dal costruttore, comunque, è necessario andare a calcolare la reale non
linearità, ovvero il 9 – 10% del campo di misura. I valori calcolati, devono essere inferiori ai valori di non
linearità dichiarata dal costruttore per garantire la precisione e l’affidabilità del trasduttore.
5° Isteresi
Vi sono alcuni trasduttori, i quali presentano una duplice caratteristica di funzionamento, siccome per un
valore crescente del segnale di ingresso, essi presentano un valore del segnale di uscita,mentre per un
valore decrescente del segnale di ingresso,costoro presentano un diverso valore del segnale di uscita.
Codesto ciclo, a cui i trasduttori sono soggetti, viene definito come ciclo di isteresi.
Un buon trasduttore è caratterizzato da un ciclo di isteresi, quasi del tutto nullo il più piccolo possibile,
graficamente è rappresentato da due linee(caratteristiche di funzionamento) la cui area corrisponde ad una
dissipazione di energia.
L’isteresi è presente nella maggior parte dei trasduttori ed essa dipende dal materiale con cui è fatto il
trasduttore. Di norma, questo errore viene eliminato tramite l’inserimento di un apposito circuito elettrico.
6° Risoluzione
La risoluzione di un trasduttore è il rapporto fra la variazione fra la variazione della grandezza di uscita
minima con la variazione della grandezza di fondo scala (campo di misura). Tanto più la risoluzione è bassa,
tanto più sarà precisa la trasduzione di segnale fatta dal dispositivo
In genere, la formula matematica della risoluzione esprime tale valore in percentuale, quindi essa è uguale:
∆
∗ 100%
=
∆ . .
7° Off-set di uscita
Per off-set di uscita si intende un errore che il trasduttore presenta, quando non essendo presente nessun
segnale di ingresso si origina ugualmente un segnale di uscita, il quale provoca uno sfalsamento delle
misurazioni effettuate dal dispositivo. Graficamente tale errore è rappresentato da una caratteristica di
funzionamento traslata rispetto all’origine, ovvero non passante per lo zero.
8° Tempo di risposta
Il tempo di risposta rappresenta il tempo impiegato dal trasduttore ad adeguare la grandezza di uscita alla
variazione della grandezza in ingresso. Esso e misurato in secondi e corrisponde al 90% del valore di
regime.
Minore è il tempo di risposta maggiore è la qualità del trasduttore e di conseguenza il suo costo è
superiore.
Tra i diversi trasduttori che compongono il sistema robot, i due, che sono presenti in tutti i modelli, sono
l’encoder e l’estensimetro.
4.3.2Gli Estensimetri
Gli estensimetri, indicati con il termine strain-gauge, sono trasduttori che permettono di misurare una
deformazione nel campo elastico(validità della legge di Hooke), che un corpo subisce a causa di una forza.
Generalmente gli estensimetri possono essere resistenza o piezoelettrici .(non tratterò gli estensimetri a
funzionamento piezoelettrico).
38
Estensimetri resistivi.
L’estensimetro a resistenza o a filo è costituito da un filo di
materiale conduttore , il quale viene foto-inciso su un
supporto di materiale plastico, la superficie opposta è biadesiva, in modo da permettere all’estensimetro di aderire
con il corpo allo scopo d ottenere un tutt’uno. Per poter
contenere l’ingombro, il filo,viene avvolto a forma di griglia
(come in figura) , ma la forma che può essere impressa al
filo conduttore può variare in base alle sollecitazioni che il
corpo subisce. I principali materiali con cui si realizza il filo
conduttore ad alta resistenza , generalmente, sono
costituiti da leghe, ovvero:
- Karma ( Ni, Cr, Al e Fe)
- Kromel (Ni,Cr e Fe)
- Isoelastic (Ni, Cr, Mo e Fe)
Va
Le dimensioni dei fili che si ottengono con questi materiali sono dell’ordine di pochi millimetri (da 0.13 a
1.4) .
Gli estensimetri sono unificati quindi si conosce a priori il valore della resistenza, siccome, essi non sono
altro che delle semplici resistenze, la relazione è rappresentata dalla seguente formula:
!
= ∗"
R: resistenza del materiale [Ω]
L: lunghezza della resistenza (in questo caso corrisponde alla lunghezza attiva) [mm]
]
D: sezione del filo [
: resistività del materiale [Ω ∗ ]
Poiché, la forza applicata provoca una variazione della resistenza, la misura di quest’ultima consente la
realizzazione di un trasduttore di forza; essa è dipendente da:
- Tensione assiale $ %& =
$ %& : tensione sigma relativa a una sollecitazione assiale [ '(
F: sollecitazione (forza ) a cui il corpo è sottoposto [N]
A: parametro geometrico(area) su cui agisce la forza [
]
- Legge di Hooke $ %& = ) ∗ *
]
: tensione sigma relativa a una sollecitazione assiale [ '(
E : modulo di YOUNG ['(
]
]
$
%&
∆!
) ∶ costante di elasticità pari ad !
,
=
!-!.
!,
Supponendo, che le due tensioni siano uguali, mettendo a sistema si trova che la forza è pari ad:
F=)∗ ∗*
[ ']
Siccome si conoscono sia il valore del modulo di Young, sia il valore dell’area, gli unici dati che non sono
conosciti, sono rappresentati dalla forza e dalla deformazione elastica.
K invece rappresenta la costante di gauge, essa è definita come il rapporto fra la variazione relativa di
resistenza e la deformazione elastica.
0=
∆1
1
∆2
2,
Di tale formula si conoscono il valore della costante di guage e il valore della resistenza, per poter calcolare
la deformazione che il corpo subisce sottosforzo, di conseguenza la sollecitazione agente su di esso, è
necessario un circuito di misura esterno, che è costituito dal ponte di wheastone.
39
Esso è un particolare circuito elettrico a forma romboidale, sul quale possono essere posizionati diverse
componenti elettriche ( diodi,resistenze).
Osservando la formula si deduce che, a parità di deformazione, quanto più è maggiore il coefficiente
estensi metrico del materiale tanto maggiore è la variazione di resistenza, siccome queste variazioni di
resistenza sono di piccole intensità dell’ordine dei 3Ω −
Ω.
Questo particolare circuito elettrico, alimentato da un generatore di tensione lungo una delle due diagonali
, dove sono posizionate quattro resistenze, di cui una è rappresentata dall’ estensimetro,devono avere lo
stesso valore, in modo che il prodotto delle resistenze sui lati opposti del ponte sia uguale a zero, questo
significa che tra i punti AB non si avrà passaggio di corrente.
Quindi :
∗ 7
i=0 A
5∗ 6 =
Nel momento che applico una forza, il ponte si squilibra e si genera una corrente, denominata corrente di
sbilanciamento( 89 ) , se questa corrente viene fatta passare su una resistenza, anche di valore elevato, si
genera una tensione dell’ordine dei
V − 3V, tale tensione , successivamente, diventa il segnale di
ingresso di un amplificatore.
Nel circuito di amplificazione sono presenti due potenziometri, uno per la regolazione dello zero, in moda
da ridurre l’errore di off-set, l’altro serve per far variare la regolazione della scala, ovvero impostare il
guadagno dell’amplificatore.
Studiando opportunamente il circuito elettrico ne deriva che:
<∗Δ=
- La tensione amplificata è pari ad: ; = ;9 ∗
; = >∗= ∗
Vs: tensione di sbilanciamento [mmV]
G : guadagno
V : tensione di alimentazione del ponte di weastone [V]
Andando a sostituire alla formula della costante di gauge il valore della resistenza relativa si ottiene:
Δ=
=
< ∗>
A? ∗B
B∗GH
?
= <∗@
) = A∗C
di conseguenza la forza è pari ad:
E = ∗ E ∗ G∗I
[N]
D
J
Il funzionamento corretto degli estensimetri si ottiene solamente quando ci si trova a temperatura
ambiente ; altrimenti viene a generarsi un errore di misurazione, siccome la temperatura fa variare la
resistività del materiale ( K ) di cui è fatto l’estensimetro, di conseguenza si genera una variazione di
resistenza , la quale genera una forza apparente .
K = . L1 + ∗ ΔNO
resistività del materiale a temperatura ambiente K : resistività del materiale a diverse temperature
.:
∶ coefficiente di dilatazione termica
Per eliminare tale inconveniente , si utilizzano tre differenti metodi :
1° si fa in modo che il coefficiente di dilatazione termica del materiale su cui è posizionato l’estensimetro e
il materiale dell’estensimetro stesso siano i più simili possibili.
2° viene fatto in modo che la variazione di temperatura che subisce il materiale nell’ambiente sia il più
piccolo possibile.
3° quando non è possibile utilizzare i metodi appena descritti, si utilizzano gli estensimetri auto compensati,
i quali presentano, entro un certo intervallo di temperatura, una variazione di resistenza trascurabile.
Oltre all’ errore causato dalla temperatura, l’estensimetro è soggetto a un errore dipendente dall’isteresi, il
quale viene eliminato per mezzo del circuito di misura esterno.
Inoltre, il generatore di tensione, che alimenta il ponte di weastone deve essere un generatore di tensione
alternata, in modo da eliminare i disturbi provocati dai cavi.
40
4.3.3L’encoder
L’encoder è definito in maniera letterale,
“codificatore”e viene utilizzato per descrivere
qualunque dispositivo, che permette di
codificare in qualche modo delle informazioni.
Nell’ambito dell’automazione viene definito
encoder un trasduttore(di velocità e posizione)
digitale di tipo passivo, in grado di fornire una
indicazione binaria della grandezza fisica oggetto
di misura. Esso converte gli spostamenti angolari
dell’albero su cui è accoppiato in un segnale elettrico di tipo digitale.
Gli encoder possono essere :
incrementali
Assoluti (non ne parlerò in questa tesi)
Tachimetrico (non ne parlerò in questa tesi)
Encoder incrementale
L’encoder incrementale può essere di due tipi :
Una fase
Due fasi
Ad una fase:
Esso è costituito da un disco, generalmente di vetro o di materiale
plastico, sul quale in corrispondenza di una sua circonferenza
concentrica rispetto all’asse si rotazione, sono stati ricavati dei fori
o più comunemente, alcune piccole zone particolarmente
trasparenti attraverso le quali è possibile il passaggio di un fascio
luminoso; tali zone sono intervallate da zone particolarmente
opache, che non permettono il passaggio del fascio luminoso. Di
conseguenza, è indispensabile che l’accoppiamento venga fatto
tramite un giunto elastico.
I corrispondenza alla circonferenza dei fori, sono posizionati in
prossimità della superficie del disco, viene fissato un dispositivo foto emettitore (LED), mentre in prossimità
della superficie opposta è posizionato in modo fisso e stabile un foto ricevitore o foto rivelatore (foto
transistor) .
Nel momento in cui l’albero ruota, è messo in rotazione anche il disco; il fascio luminoso emesso dal foto
emettitore può essere raccolto dal foto ricevitore solamente nel momento in cui la rotazione del disco
porta in corrispondenza dei due dispositivi la zona in trasparenza o in corrispondenza dei fori.
Ogniqualvolta tale fascio viene raccolto dal foto ricevitore, questo eccitato attiva l’uscita. Quando, invece,
il fascio luminoso viene interrotto l’uscita diventa nulla di conseguenza il segnale ha un andamento
temporale di tipo impulsivo.
La rilevazione dello spostamento angolare viene fatto mediante il conteggio degli impulsi generati dal foto
ricevitore alla propria uscita. Ovviamente è necessario prima dell’ uso impostare la posizione di partenza ,
ovvero lo zero.
A due fasi:
Per poter riconosce il senso di rotazione dell’albero, è necessario aggiungere alle n feritoie della prima
fase, altre n feritoie su una circonferenza concentrica e sfasate di ¼ di passo in anticipo nel senso orario, di
conseguenza sono aggiunti un’altra sorgente luminosa e un’altra sorgente di rilevazione.
41
Come si vede dalla figura la seconda fase risulterà in
anticipo di ¼ quando il disco ruota in senso orario,
mentre la seconda fase risulterà in ritardo di 1/4
rispetto alla prima quando il disco ruota in senso antiorario.
Le due tensioni vengono inviate ad un circuito per il
riconoscimento del senso di rotazione.
Negli encoder usati per misurazioni di processi dove è
richiesta un’elevata risoluzione di norma, viene
aggiunto un disco statorico (maschera ),avente le stesse incisioni del disco rotorico, il quale agisce da
otturatore , in modo da assicurare l’oscuramento completo della sorgente luminosa quando il fascio
luminoso attraversa le zone opache.
Generalmente, negli encoder è aggiunta un’apposita tacca che rappresenta lo zero, in modo che
l’operazione di azzeramento sia semplificata.
L’encoder rotativo incrementale può anche essere usato per eseguire misurazioni di traslazioni orizzontali
verticali,per poter far ciò è necessario l’utilizzo di un sistema rocchetto- dentiera, con un sistema di
trasmissione del moto costituito da una vite a ricircolo di sfere, in modo da avere misurazioni abbastanza
precise.
In conclusione, si può affermare che il metodo incrementale è molto flessibile, in quanto, tramite
l’azzeramento dei contatori è permette di definire un punto qualsiasi sia l’origine della misura.
VANTAGGI
- Costi ridotti
- Facilita di utilizzo
- Misurazioni molto accurate
SVANTAGGI
- Necessità di una logica di conteggio
- Perdita di informazioni in caso di black-out
- Errori causati da disturbi esterni.
4.4Organi di presa
Gli organi di presa (gripper) di un robot cercano di riprodurre la capacità prensile della mano umana, per
questo sono dette anche mani artificiali.
Esistono due tipologie di mani artificiali, dato che una mano umana ha venti gradi di libertà, tali organi di
presa artificiali sono molto più semplificati.
- Pinze intercambiabili
- Pinze a presa multipla
Generalmente, oltre agli organi di presa, i robot possono essere adattati alle diverse lavorazioni
posizionando sulla flangia molteplici utensili , come trapani, seghe, frese pistole a spruzzo per
verniciatura, chiavi pneumatiche saldatori a filo o a punti.
Gli utensili possono essere suddivisi in due categorie:
- Permanenti, l’utensile è collegato al polso del robot in modo fisso e permanente.
- Intercambiabili, l’utensile è collegato al polso per mezzo di speciali attrezzature che permettono il
cambio degli utensili, l’adattatore speciale aggancia e sgancia automaticamente l’utensile prescelto
per eseguire diverse lavorazioni.
5.0Applicazione dei robot
42
Il robot industriale, come già accennato, è la macchina flessibile per eccellenza, siccome può essere
adatta alle diverse lavorazioni e alle diverse situazioni produttive.
Classificazione funzionale dei robot
In funzione delle diverse applicazioni i robot possono essere:
Di manipolazione, a loro volta si classificano in automi di processo e di assemblaggio.
Di movimentazione, sono automi dedicati alla pallettizzazione, ovvero posizionare oggetti.
Di misura, usati per eseguire operazioni di collaudo dimensionale e controllo qualità.
Da laboratorio, possono essere usati per la ricerca scientifica o per l’addestramento.
5.1Robot di manipolazione
I robot manipolatori sono progettati e programmati per compiere lavorazioni si prodotti(robot di
processo) o per assemblare complessivi(robot di montaggio).
I primi eseguono lavorazioni specifiche sul prodotto, mediante un’apposita attrezzatura dedicata. I tipici
esempi son rappresentati dai robot saldatori, verniciatori e finitori. Nel secondo caso, si parla di robot che
eseguono operazioni di accoppiamento, avvitatura, ecc.,di componenti meccanici, elettrici elettronici che
permettono di ottenere un semilavorato o un prodotto finito.
5.2Robot di saldatura
Sono robot impiegati sia nella saldatura a punti sia nella saldatura ad arco.
Di norma , il processo di saldatura viene eseguito da operatori altamente specializzati, inoltre la qualità del
lavoro di saldatura dipende dalle capacità dell’operaio. Tali considerazioni ha favorito un forte sviluppo dei
sistemi automatici di saldatura; nella robotica la saldatura è una delle primissime applicazioni sviluppate. I
principali vantaggi derivanti dall’utilizzo dei robot in questo ambito sono:
- Qualità elevata e costante della lavorazione eseguita .
- I tempi di esecuzione molto ridotti.
- Miglioramento delle condizioni della officina.
5.3Robot di montaggio
Il robot di montaggio è progettato e programmato per assemblare pezzi in sottoprodotti o in prodotti
finiti.
Normalmente, tale robot è meno standardizzato dal momento che la sua utilizzazione richiede uno studio
per ogni situazione di montaggio, almeno relativamente agli organi di presa e al polso.
I carichi, ai quali sono soggetti i vari componenti meccanici, vanno da pochi grammi a centinaia di
kilogrammi.
6.0Robot comau
La comau S.p.a rappresenta una società leader nella realizzazione dei robot industriali. Di seguito e
descritto in maniera esauriente la struttura e la programmazione con cui vengono realizzati i principali
robot comau.
6.1.Presentazione unità di controllo
L’unità di controllo C5G è un macchinario industriale creata da Comau S.p.A. per la gestione di tutta la
gamma di robot smart5. Dalla taglia del robot varia l’unità di controllo che può essere: CC1, per robot di
taglia più piccola, CC3, per robot di taglia più grande.
6.1.1 L’unità di controllo C5G:
Può gestire fino a dodici assi ( due robot con sei assi ciascuno e due tavole rotanti) con una potenza
massima di 16 KVA, equipaggiati con motori elettrici brushless e trasduttori di posizione tipo encoder
N.B. Trasduttori di posizioni possono essere di due tipi:
-Encoder: trasduttori di posizioni digitali;
-Resolver: trasduttore di posizioni analogici;
43
Di norma gli assi di un robot C5G sono comandati da encoder che vengono azionati da motori, segnando il
numero di giri che compie il motore.
6.1.2 È di facile programmazione da un terminale di programmazione (TP), grazie all’interfaccia grafica
introdotta con il C4G.
6.1.3 È alimentato dalla tensione di rete che va da 320V a 500V
6.1.4 Nel pannello operatore dell’unità di controllo è presente l’interruttore generale di alimentazione.
Aspettare 30 secondi prima di eseguire lo spegnimento e il salvataggio di tutti i dati.
Stato del sistema
6.2 Stati di sistema
Lo stato del sistema è visualizzato nella prima riga del TP.
Questo dipende principalmente da:
6.2.1 Selettore di stato, può essere posizionato su:
Programmazione manuale, movimentazione manuale del robot.
Programmazione automatica locale, eseguire il programma a velocità di lavoro.
Programmazione automatica remota, esecuzione programma da PLC.
6.2.2 DRIVE OFF/DRIVE ON, azionamenti motori, spenti/accesi.
6.2.3 HOLD pausa, fermo, decelerando gradualmente i motori.
6.2.4 ALARM, allarme di sistema.
Gli azionamenti sono posizionati nel retro del TP e funzionano premendo i tasti nella posizione intermedia,
mentre nella posizione di rilascio i motori sono spenti anche quando gli azionamenti sono premuti
totalmente. Anche quando si premono entrambi gli azionamenti i motori rimangono spenti.
6.3. STRUTTURA HARDWARE
L’unità di controllo è composta da:
•
•
•
•
•
•
ACE (arm controller electromechanical) gestisce
la porta elettromeccanica dell’unità di controllo.
Unità di governo : alimentatori e moduli
SFD (safety distribution module)
Batteria (UPS)
Pannello operatore (OPD)
Pannello connettori (CIP)
44
6.3.1 l’ACE gestisce la distribuzione dell’energia e comprende:
Interruttore generale
Filtro EMI di linea per eliminare i disturbi elettrici di rete.
Morsettiera di alimentazione.
6.3.2 L’unità di governo è suddiviso in moduli.
I moduli degli azionamenti dei motori hanno una struttura diversa a seconda del tipo dei motori che
controllano, possono essere:
-Singoli a un asse: [occupa uno slot del bus di campo]Utilizzati per controllare un motore di piccola taglia, a
un asse significa che è provvisto di una sola scheda ETI (interfaccia encoder).
-Singoli a doppio asse: [occupa uno slot del bus di campo] Utilizzati sempre per motori di piccola taglia, a
doppio asse significa che è provvisto di sue schede ETI, quindi in grado di gestire due motori
contemporaneamente.
-Doppi a un asse: [occupa due slot del bus di campo]Utilizzati per controllare un motore di grossa taglia,
anche questo tipo di modulo è provvisto di una sola scheda ETI.
-Doppi a doppio asse: [occupa due slot del bus di campo] Utilizzati per controllare due motori di grossa
taglia.
(Modulo ASM a doppio slot)
(Modulo ASM a singolo slot)
Collegamenti tra moduli
Tra tutti i moduli degli azionamenti, unità di governo e moduli di potenza esiste una rete, detta powerlink,
che avviene tramite cavi ethernet collegati tra una modulo e l’altro.
La rete Ethernet POWERLINK si basa su un protocollo proprietario connesso mediante il layer fisico di una
rete Ethernet. Pur condividendo layer logici e fisico con un sistema standard, non può essere usato per il
trasporto e connessione con la rete Ethernet tradizionale.
45
[Rete EthernetPowerlink]
6.3.3Struttura APC820
L’APC 820 è il cervello dell’unità di controllo, gestisce il sistema operativo, il generatore di traiettoria. In
ogni unità di controllo ce n’è solamente una. Essendo un computer, ha un indirizzo IP di identificazione è
una compact flash di 512 kbyte ove è contenuta la memoria di massa è il sistema operativo; è un modulo
arancio.
L’APC820 è l’unità di controllo dell’intero sistema, composto da:
Battery: CMOS battery
CAN Bus: porta CAN Bus per la comunicazione con il Safety Distribution Module (SDM)
CARD SLOT: slot espansione riservato
CompactFlash Slot 1: slot per CF di sistema, carta di memoria simile a quelle delle macchine
fotografiche digitali, posta anch’essa nella parte inferiore del modulo a fianco della batteria.
CompactFlash Slot 2: slot per CF riservato
COM1: porta seriale RS232 riservata
COM2: porta seriale RS232/RS422 per applicazioni utente
ETH1: porta rete Ethernet 10/100/1000, riservata per la connessione con Terminale di
programmazione.
ETH2: porta rete Ethernet 10/100/1000 per applicazioni utente.
DVI / SDL: porta monitor riservata
Led / Switch: led stato terminazione CAN inserita e relativo interruttore
Power button: pulsante di accensione
XD: porta USB per la connessione a periferiche di memorizzazione compatibili
XD2: porta USB riservata per opzione C5G-USBK: Kit USB
XD3: porta USB riservata per opzione C5G-USBK: Kit USB
XD4: porta USB riservata per ampliamenti
XD5: porta USB riservata per ampliamenti
X3A: porta Ethernet POWERLINK
Leds: led di segnalazione
Leds: tra i diversi led possiamo elencare:
– PWR: Power Led: • [ON] Acceso indica la condizione di APC820 alimentato.
– CF: Compact Flash Led: • [ON] acceso durante l’accesso alla CF su slot 1.
– CAN: CAN Bus Led: • [ON] acceso fisso durante la fase di bootstrap.
– ACT LNK: Ethernet POWERLINK Led.
6.3.4La PPS8 è un modulo grigio che occupa due slot e ha la funzione di trasformare
la corrente 320V trifase a 600V e poi viene immessa sul bus di campo per alimentare
gli altri moduli.
6.3.5L’AMS32 è un trasformatore che trasforma la corrente presente sul bus di campo ,che è a 600V, in
corrente a 24V per alimentare i circuiti ausiliari e la SDM.
46
Gli IAM sono moduli per la gestione degli assi del robot e possono gestire 1 o 2 assi occupando 1 o 2 slot in
base al numero di assi da gestire sono presenti gli encoder in egual modo.
N.B. I moduli si distinguono per i vari tipi di colori: moduli grigi
alimentatori
moduli
arancioni
armamenti logici.
6.3.6l modulo SDM
L’SDM è la scheda prodotta da Comau per la gestione dei segnali di sicurezza e la gestione dei 24V
ausiliari per le applicazioni. Essa, è alimentata dall’ASM a 24V, inoltre, è dotata di logica interna con un
doppio processore per la gestione dei segnali di sicurezza; questa scheda è composta da due schede
interconnesse tra loro.
Il modulo SDM ha il compito di gestire tutte le sicurezze, cancelli e funghi di
emergenza, e distribuisce a dispositivi esterni corrente a 24V.
Collegamenti SDM entrate/uscite
X4, X124, X126, X128 : Ponticellati
JP200: Ponte con terra
X3, X108, X100, X101, X107, X122, X102, X110, X112, X119: Entrate/Uscite
(Per anomalie su collegamenti vedi Fotocopia 00/0111)
Led modulo SDM
Le spie luminose possono facilitare il risolvi mento di alcuni problemi che si possono verificare.
Ogni led corrisponde a una funzione che sta svolgendo la scheda come possiamo osservare:
Leds di segnalazione:
-AL1: Auxiliary CPU Led 1. • Attivo solo in presenza di Terminale di
programmazione connessione wireless (C5G-WiTP), acceso fisso quando è
possibile eseguire la procedura di pairing o unpairing del terminale. – ---AL2:
Auxiliary CPU Led 2. • Spento quando tutti i segnali di sicurezza (E-Stop,
General Stop, Cancelli) sono chiusi e non sono presenti anomalie. •
Lampeggiante quando uno o più segnali di sicurezza (E-Stop, General Stop,
Cancelli) sono aperti • Acceso fisso in caso di anomalia.
-DRO: Drive OFF – Acceso fisso in condizione di DRIVE-OFF.
-ML1: Master CPU Led 1 – Normalmente lampeggiante: per indicare la
corretta comunicazione tra il nodo CAN Bus del SDM con il Modulo AMS-APC820. – Acceso fisso o spento,
in caso di anomalia.
-ML2: Master CPU Led 2 – Spento quando tutti i segnali di sicurezza sono chiusi e non sono presenti
anomalie.
-ML3: Master CPU Led 3 – Acceso lampeggiante quando è presente un errore sui collegamenti di
configurazione dell’SDM.
-EPR: Electronics Power out of Range – Normalmente Spento – Acceso fisso in caso di anomalia.
6.4 MANUTENZIONE HARDWERE SU C5G
Aggiornamenti software
Per un eventuale aggiornamento del software è necessario ovviamente che l’installatore sia in possesso
della nuova versione di software su chiavetta USB, si accende l’unità di controllo e si attende che si avvii
completamente. Dopo di che andare su “setup”/”Reload_SW”, si inserisce la chiavetta con sopra
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l’aggiornamento e dopo di che lo si carica, immettendo nella pagina numero della porta USB e versione
dell’aggiornamento che si sta per effettuare.
“Enter”/”OK”
Per concludere l’aggiornamento riavviare l’unità di controllo, dopo di che l’aggiornamento dovrebbe essere
già istallato.
N.B.
Se l’aggiornamento è troppo recente e sull’unità è
istallata una versione troppo vecchia, potrebbe non
riuscire.
L’ UPS (Uniterruptitle Power Supply)
L’UPS la batteria garantisce l’autonomia in assenza
di energia elettrica e durante lo spegnimento dà
tempo all’APC di salvare tutti i dati per questo la
batteria deve essere settata su 30 secondi per dar
tempo di salvare tutti i dati.
N.B. Deve essere tarata su 30 secondi
6.5. TERMINALE di PROGRAMMAZIONE
I modelli di TP per i C5G sono i seguenti:
• iTP connesso con cavo
• WiTP connesso wireless
Il TP consente di creare un programma, muovere il robot manualmente e
permette il monitoraggio dei programmi. Esso dispone di:
• Display grafico a colori da 6.4” con risoluzione 640x480 pixel
• Selettore modale
• Tastiera per movimentazione del robot
• Pulsanti di abilitazione motori
• Porta USB
6.5.1 Funzioni dei principali tasti del terminale di programmazione
I diversi stati sono organizzati nel seguente modo:
Tasti blu, suddivisione:
-
Tasti funzionali
I tasti funzionali servono per attivare i diversi menu.
Tasti del menu sinistro (L1,L2,L3,L4,L5,L6)
Tasti del menu destro (R1,R2,R3,R4,R5,R6)
Tasti del menu centrale(F1,F2,F3,F4,F5,F6)
tasti di utilizzo generale
SHIFT usato sempre in combinazione con altri tasti
MORE permette di scorrere tutte le pagine dei vari sottomenu.
Tasti generici di navigazione
- Tasti UP e DOWN permettono di spostare il cursore a inizio e fine videata
- Tasti cursore (freccia su,freccia giù, freccia destra,freccia sinistra) permettono di movimentare
il cursore
- Tasto ESC annulla l’operazione eseguita
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-
Tasto ENTER conferma l’azione
Tasti neri, sono tasti relativi alla movimentazione del robot
Tasto BACK provoca il movimento all’indietro rispetto al programma
Tasto COORD permette di stabilire il sistema di riferimento:
JOINT - modalità di riferimento a giunti. I diversi tasti neri numerati permettono di muovere i
singoli giunti.
UFRAME – modalità di spostamento rispetto alla terna di riferimento x,y,z dell’utente. I primi tre
tasti permettono un movimento lineare lungo gli assi. I secondi tre permettono di eseguire
rotazioni dell’utensile intorno ai singoli assi mantenendo invariata la posizione del TCP.
BASE – modalità di spostamento lineare secondo la terna x,y,z, del mondo, come precedentemente
i primi tre tasti permettono movimentazioni lineari, mentre i secondi tre permettono rotazioni
lungo gli assi di riferimento.
TOOL - modalità di spostamento rispetto alla terna di riferimento x,y,z dell’utensile.
Tasto AUX la pressione in combinazione con A o B, permette di utilizzare gli assi ausiliari.
JPAD – gruppo di tasti che permetto la movimentazione del robot rispetto alla posizione utente.
Tasti altri colori
RESET(bianco) – tasto che permette di resettare un eventuale stato di allarme.
START(verde) – consente l’esecuzione del programma.
HOLD(giallo) – permette di interrompere un programma quando si è azionata la modalità di
esecuzione automatica.
Fungo di sicurezza (rosso) – blocca l’esecuzione del programma.
Tastiera alfanumerica
Permette di scrivere i programmi, funzionamento analogo a quello della tastiera del telefonino.
Selettore modale
Consente di selezionare il modo di comando dell’unità di controllo. Le posizioni disponibili sono le seguenti:
T1- per esecuzione editing e verifica programmi.
Auto – verifica del funzionamento del programma alla velocità di lavoro.
Remote - esecuzione programma tramite periferiche esterne (pc, PLC).
6.6. Basi della programmazione
Affinchè un robot possa svolgere le mansioni, a cui è adibito, è necessario programmarlo, cioè insegnargli a
compiere le operazioni che sarà chiamato a effettuare.
È possibile distinguere due modi di programmazione:
- programmazione diretta
- programmazione indiretta
La programmazione diretta avviene durante il movimento dell’ automa mediante l’autoapprendimento.
Il principio è molto semplice tramite i tasti di movimento si eseguono i movimenti, successivamente per
mezzo di appositi tasti si registra la posizione e l’orientamento del terminale.
Vi sono due tipi di programmazione diretta:
-programmazione punto a punto
-programmazione continua
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La prima tipologia di programmazione consiste nel memorizzare le posizioni assunte dai vari componenti
del braccio a ogni passo del ciclo di lavoro del robot.
In altri termini, si memorizzano una serie di punti, che devono essere occupati dall’end effector in
movimento; ciascun punto è individuato dall’insieme di dei valori che definisce la configurazione degli
elementi strutturali.
Nella seconda tipologia di programmazione diretta occorre controllare l’intero percorso dell’end effector.
Per poter far ciò normalmente si opera eseguendo un’estensione della programmazione punto a punto,
aumentando il numero dei punti memorizzati, naturalmente tali punti sono eseguiti tramite
l’interpolazione, circolare ,lineare o poligonale. Tale tipologia di apprendimento risulta ottimale per
lavorazioni dove il percorso è essenziale ( verniciatura o saldatura).
La programmazione indiretta, invece, sfrutta software dedicati che permettono di ottenere programmi
molto più complessi e articolati.
La comau S.p.a. usa come software di programmazione chiamato WINC5G , che si basa sul PDL2.
6.6.1 elementi di programmazione
Prima di andare a definire gli elementi della programmazione si deve parlare della terna, a cui ci si riferisce
per eseguire i movimenti.
Essa è la terna usata in meccanica più precisamente la terna tri rettangola destra, nella quale le rotazioni
intorno agli assi sono considerate positive quando sono nel senso anti orario enti lineari sono considerati
positivi nel senso di allontanamento dall’origine della terna.
y
X
z
VARIABILI
INTERE
BOOLEANE
STRINGHE
REALI
Esistono tre tipi di variabili:
INTERE
Le variabili INTEGER sono principalmente usate per incremento e decremento con gli operatori matematici
[+=][-=]; possono essere usate per relazioni matematiche, utilizzando diversi operatori come +, -, x, <, >, <>,
AND, OR, NOR…ecc.
Es: VAR
i, r, j: INTEGER 1, -1, 100, -100; 1090
BOOLEANE
Le variabili REAL rappresentano dei valori numerici che seguono una scala decimale, parti frazionate. Usano
operatori matematici aritmetici e relazionari +, -, x, /, >, <… ecc.
Es: Vr_pippo: REAL 1,2,3,4…
STINGHE
Le variabili STRINGHE rappresentano una serie di caratteri trattate come singole unità di dati ( ASCII o
UNICODE) in base al tipo di linguaggio, esattamente come una variabile INTERA mostra un valore, la VAR
STRINGA mostra un testo.
Es: Vs_nome programmatore: STRING [20]
REALI
Le variabili BULEANE rappresentano valori predefiniti come costanti [TRUE/FALSE][ON/OFF].
50
Es: Vb_accesso: BOOLEAN
ON-OFF
TRUE-FALSE
Es:
PROGRAM PIPPO
VAR_VI_CONTAPEZZI : INTEGER
VAR A, B, C, D : POSITION
BEGIN
VI_CONTAPEZZI : POSITION := 1
MOVE LINEAR TO A
MOVE LINEAR TO B
MOVE LINEAR TO C
MOVE LINEAR TO D
VI_CONTAPEZZI:= VI_CONTAPEZZI+1
Dichiarazione variabili
Programma
WRITE LUN_TP(‘Pezzi prodotti’,’contapezzi’,nl) // WRITE CRT_TP(‘Pezzi prodotti’,contapezzi,nl)
END PIPPO
Per scrivere n° pezzi nel TP-INT
Per scrivere n° pezzi nel programma
Pag. 50 Manuale PDL2
COSTANTI
Esistono vari tipi di costanti, che vanno inserite prima delle variabili. Le costanti sono dichiarate nella
sezione CONST di un programma. La dichiarazione di una costante stabilisce due attributi, un nome ed un
valore immutabile. I tipi di dati della costante possono essere sia un numero intero che un valore buleano.
Es: CONST
Ki_chiusura=54
Ki_apertura=55
Ki_ presenza=60
$DIN[54]:=ON
$DIN[ki_chiusura]:=ON
Pag. 62 Manuale PDL2
POSITION
Salvano delle coordinate cartesiane rispetto ad un origine. La position è composta da una locazione e da un
orientamento; la locazione rappresenta la distanza in [mm] lungo gli assi x-y-z mentre l’orientamento
descrive le rotazioni degli angoli [°] secondo gli angoli di Eulero che sono composti da A,E,R e
rispettivamente mostrano le rotazioni lungo z’,y,z”.
“p1: = (100, 50, -70, 88, 177, -8)” Esistono però flag di configurazione che mostrano l’assetto del robot.
Turn flag
Robot axis
51
T1
T2
T3
T4
Ax 4
Ax 6
Ax 3
Ax 5
T1:1 = ax4 1° giro positivo
T2:-2 = ax6 2° giro negativo
WCP: centro polso robot.
W: parte positiva +
A: TCP dietro ax2
S. parte negativa
E: WCP dietro ax2
Es :
S
W
E/A
P1 : POSITION
P1 X=200
P1 y :=100
P1 z :=170
[move joint to {0, 0, 0, 0, 0, 0}
Robot a candela ]
JOINTPOS
Rappresenta la posizione degli assi dei giunti del robot.
Es: PROGRAM TEST
VAR
JOINTPOSITION_VAR: JOINTPOS
BEGIN
MOVE JOINT TO JOINTPOSITION
END TEST
N.B. eseguire un programma in modo corretto bisogna prima dichiarare ogni tipo di variabile, inseguito le
routine, dopodiché si parte con il vero e proprio programma.
ROUTINE: sono dei sottoprogrammi.
Dichiarazione variabili programma
Es: PROGRAM PIPPO
VAR A, B, C : POSITION
VAR QUAD1, QUAD2, QUAD3, QUAD4 : POSITION
VAR HOME : JOINTPOS
ROUTINE QUADRATO EXPORTED FROM PIPPO
ROUTINE HOMEPOSITION EXOPRTED FROM PIPPO
BEGIN
MOVE LINEAR TO QUAD1
MOVE LINEAR TO QUAD2
MOVE LINEAR TO QUAD3
MOVE LINEAR TO QUAD4
MOVE LINEAR TO QUAD1
END QUADRATO
BEGIN
MOVE JOINT TO HOME
52
Dichiarazione variabili routine1
Dichiarazione variabili routine 2
Dichiarazione routine programma
Istruzione ROUTINE 1
Istruzione ROUTINE 2
END HOMEPOSITION
BEGIN
HOMEPOSITION
QUADRATO
HOMEPOSITION
END PIPPO
Programma “PIPPO”
PROGRAM PLUTO
VAR S, V, K : POSITION
Dichiarazioni variabili programma
ROUTINE HOMEPOSITION EXPORTED FROM PIPPO
Importazione routine
BEGIN
MOVE LINEAR TO V
MOVE LINEAR TO S
Programma
MOVE LINEAR TO K
HOMEPOSITION
Routine
END PLUTO
Fine programma
CONTROLLO DEI MOVIMENTI:
MOVE TRAIETTORIA TO DESTINAZIONE
JOINT
LINEAR
CIRCULAR
TRAIETTORIE:
JOINT: muove il robot in modo veloce con almeno un asse alla massima velocità con una traiettoria non
prevedibile.
MOVE JOINT TO B
A
B
LINEAR: traiettoria più lenta rispetto a JOINT, segue una traiettoria rettilinea non prevedibile.
A
B
MOVE LINEAR TO B
CIRCULAR: traiettoria circolare; forma un arco di cerchio e passa per tre punti; prevedibile.
B
MOVE CIRCULAR TO C VIA B
A
Es: MOVE LINEAR / JOINT TO {0, 30, 0, 0, 0, 0}
MOVE TO POS {100, 0, 100, 0, 180, 0}
C
Robot
Tutti gli assi a 0 e l’asse 3 a 30°.
al piano.
MOVE NEAR: permette di arrivare con il TCP (utensile) a una quota prevista con la direzione indicate
nell’istruzione.
MOVE NEAR TO P1 BY 250.0
53
250 mm
MOVE AWAY: permette di arrivare con il TCP sul punto previsto ed inseguito tornare indietro della quota prevista con
lo stesso vettore con cui è arrivato sulla destinazione.
MOVE AWAY250
250 mm
MOVE RELATIVE: permette di specificare una nuova posizione attraverso delle coordinate di movimento. N.B.
utilizzare esclusivamente con linear.
X
MOVE LINEAR RELATIVE VEC {100, 0, 100} IN UFRAME
Y
p1
Es: PROGRAM QUAD
VAR Q1, Q2, Q3, Q4
BEGIN
MOVE LINEAR TO Q1
MOVE LINEAR RELATIVE VEC (10, 0, 0) IN UFRAME
MOVE LINEAR RELATIVE VEC (0, 5, 0) IN UFRAME
MOVE LINEAR RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
MOVE LINEAR RELATIVE VEC(0, 5, 0) IN UFRAME
END QUAD
Pag. 83 Manuale PDL2
MOVE ABOUT: permette di modificare l’assetto del tool.
x
MOVE ABOUT VEC {0,0,10} BY 90° IN BASE
y
z
MOVE FOR: permette di fermare il robot ad una quota prestabilita con il tool in un posizionamento
intermedio.
Il robot si ferma su P3 con un
assetto intermedio fra i punti P1
e P2
MOVE FOR 100 TO P2
P1
P3
P2
54
Pag. 84 Manuale PDL2
CLAUSOLE OPZIONALI
• ADVANCED
• TIL
• WITH
ADVANCED: permette di far leggere al robot l’istruzione successiva mentre sta svolgendo un’istruzione.
Es: BEGIN
MOVE LINEAR TO P1
GRIPPER SEQUENCE (1,1,ON,OFF)
END
Es: BEGIN
HOME LINEAR TO P1 ADVANCED
GRIPPER SEQUENCE (1,1,ON,OFF)
END
Il robot si porta su P1 e
chiuderà il gripper.
Il robot mentre si porta su
P1 chiude il gripper.
Pag. 85 Manuale PDL2
TIL: permette di far eseguire operazioni fino a quando non vengono annullate, ad esempio un segnale
digitale.
MOVE TO DEPOSITO TIL $DIN [PRESENZA] = ON
Pag. 86 Manuale PDL2
WITH: permette di far compiere al robot un’istruzione a cui si variano alcune variabili; la variabile che si va a
allegare a un istruzione è valida solo finchè la variabile è attiva.
La clausola opzionale with può essere inserita sulla stessa riga oppure nella riga sottostante mettendo la
virgola. Per vedere a quali variabili è possibile associare WITH vedere pag. 87-8del manuale di PDL2.
Es: MOVE TO DEPOSITO,
WITH $SPD_OVR =50
END MOVE
MOVE TO DEPOSITO, WITH $SPD_OVR=50, $MOVE_TYPE: LINEAR
END MOVE
CONDITION: vengono usate esclusivamente nei programmi NO-HOLDABLE, servono principalmente per il
controllo di sistemi installati in parallelo al robot come ad esempio PLC oppure sistemi di controllo sulla
lavorazione ad esempio un sensore di presenza pezzo montato su un gripper.
Es: CONDITION[1]
WHEN $DIN [PRESENZA] := OFF DO
MOVE TO HOMEPOS
END CONDITION
ENABLE CONDITION [1]
MOVE TO DEPOSITO,
WITH CONDITION [1]
END MOVE
DISABLE CONDITION [1]
MOVE FLY: unisce tre punti “volando” sul secondo; questa clausola infatti permette di far passare vicino a
un punto senza fermarsi, per far si che avvenga deve essere accompagnato da ADVANCE.
55
FLY_NORM (movimenti in giunti)
$FLY_TYPE:=
FLY_CART (movimenti cartesiani)
$FLY_PER: movimenti giunti 1÷100 a cento il fly è più ampio
$FLY_PER: movimenti cartesiani 1÷100 il fly è minore e stressa meno la meccanica.
(Valore ipotetico)
(valore default = 5)
$FLY_DIST=2
variabile che misura in mm la distanza in coordinate cartesiane.
FLY_AUTO
val. Default
2mm
2m
m
$FLY_TRAJ
FLY_FROM
2mm
FLY_PASS
VARIABILI CHE AGISCONO SULLA VELOCITA
SDP_CONST
valore di default
$SPD_OPD:= SPD_LIN
$SPD_OPT
SPD_LIN
il robot si muove in 0.5 m/s
$LIN_SPD:=0.5
SPD_JNT
muove un giunto alla velocità massima
56
IF:
IF
ISTR
1
ISTR
2
Es: PROGRAM A
VAR BOO1:BOOLEAN
BEGIN
IF BOO1 = TRUE THEN
--istr.1---istr.3-ELSE
--istr.2-END IF
END A
Se BOO1 è attiva
fai: ISTR.1 – ISTR.3
ISTR 3
ISTR 4
IF BOO1 = ON OR BOO2 = 2 AND BOO3 = OFF then
Operatori
OR: una sola per eseguire l’istruzione successive
AND: devono essere entrambe uguali per eseguire l’istruzione successiva
SELECT: il select permette di scegliere quali istruzioni fare in base al tipo al di segnale il robot riceve.
Es: PROGRAM B
$FMI [1] = 1
$FMI [1] = 5000
WAIT FOR $FMI [1]
SELECT $FMI [1] = OFF
CASE1
--ISTRUZIONE 1—
CASE 2009
--ISTRUZIONE 2—
CASE 64
--ISTRUZIONE 3—
END SELECT
entrata digitale INPUT
(segnali) In base a quale arriva al robot farà le rispettive istruzioni.
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LOOP: CYCLE una volta raggiunta la fine del programma ritorna al cycle.
Es: BEGIN
--istr1---istr2---istr3---istr4—
CYCLE
--istr5---istr6—
END PROGRAM
istruzioni
LOOP
istruzioni
SALTI INCONDIZIONATI:
• GO TO permette di far saltare una di programma. Si può usare anche per
creare un ciclo.
• LABEL-ETICHETTA etichette non vanno dichiarate nelle variabili.
•
WHILE: stato che si riferisce ad una variabile buleana “mentre” il robot parte con l’eseguire delle istruzioni
nel mentre la variabile è attiva.
Es: PROGRAM D
VAR START
VAR RIPOSO
BEGIN
IF $DIN [PARTENZA] THEN
START = TRUE
END IF
WHILE START DO
--prelievo—
--deposito—
END WHILE
MOVE TO RIPOSO
END D
Se la condizione non si verifica il ciclo non parte.
REPEAT UNTIL: effettua un controllo in coda. Questo tipo di ciclo esegue almeno una volta il programma
Es: PROGRAM T
VAR START:BOOLEAN
VAR RIPOSO:POSITION
IF $DIN [PARTENZA]THEN
START=TRUE
END IF
REPEAT
--PRELIEVO—
--DEPOSITO—
UNTIL START
MOVE TO RIPOSO
END T
58
6.7Esecuzione di un programma costituito da richiami di altri programmi.
Tale ragionamento viene fatto nel momento, in cui è necessario eseguire diverse parti di programmi già
realizzati e funzionanti, allo scopo di ridurre i tempi di programmazione e il carico di lavoro .
1. Innanzitutto si editano normali programmi di movimentazione (scrittura e pallettizzazione).
N.B. I programmi realizzati devono essere realizzati sottoforma di ruotine e esse devono essere
dichiarate esportabili.
2.Ora, è possibile andare a scrivere il programma “Main” ( principale) dove per mezzo di particolari
istruzioni si impostano i quattro tasti programmabili in funzione delle diverse routine dichiarate
esportabili precedentemente.
3.Creazione di un programma con l’attributo “Noholdable”chiamato “Startup”, ovvero un programma
non stoppabile e non leggibile dalla memoria “Ide”, al cui interno sono richiamati tutti i programmi
dove sono state create le routine e il programma “Main” , il quale tramite un’apposita istruzione viene
caricato nella memoria “Ide”, pronto per essere eseguito.
4. Trasferimento di tutti i programmi (Main, Startup, progr_1, ecc…), tramite le memorie USB dal
computer al controllore.
5. Il programma startup deve poi essere caricato dalla pagina: Setup
startup.
controller
selezione
6. Infine, è necessario eseguire un restartcold completo, in maniera che lo startup al riavvio del sistema
carichi tutti i programmi nelle apposite memorie pronti per essere eseguiti.
6.8Esempio applicativo di programmazione complessa.
PROGRAM STARTUP_FABIO NOHOLD
BEGIN
-- ERR_TRAP_ON(39960)
SYS_CALL('ML', 'UD:\\usr\\5AM_2014\\JACK_S_GROUP.cod')
SYS_CALL('ML', 'UD:\\usr\\5AM_2014\\ROBOTTINO.cod')
SYS_CALL('ML', 'UD:\\usr\\5AM_2014\\MAIN.cod')
DELAY 1000
SYS_CALL('PG', 'UD:\\usr\\5AM_2014\\MAIN.cod')
-- ERR_TRAP_OFF(39960)
END STARTUP_FABIO
59
PROGRAM MAIN
VAR JNT1, JNT2, JNT3 : JOINTPOS
ROUTINE TOOLFRAME(AI_TOOL, AI_FRAME, AI_ARM : INTEGER()) EXPORTED FROM TT_TOOL GLOBAL
ROUTINE LETTERA_C EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_O EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_M EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_A EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_U EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_R EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_OO EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_B EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_OOO EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_T EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_S EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE TRIANGOLO EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE SPALLA EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE GIUNTO EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE AVAMBRACCIO EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE UTENSILE EXPORTED FROM ROBOTTINO
BEGIN
TOOLFRAME(20, 30, 1)
MOVE TO $CAL_SYS
MOVE JOINT TO JNT1
MOVE JOINT TO JNT2
MOVE JOINT TO JNT3
CYCLE
WAIT FOR $FDIN[21] OR $FDIN[22]
SELECT $THRD_CEXP OF
CASE (1):
$FDOUT[21] := TRUE
LETTERA_C
LETTERA_O
LETTERA_M
LETTERA_A
LETTERA_U
LETTERA_R
LETTERA_OO
60
LETTERA_B
LETTERA_OOO
LETTERA_T
LETTERA_S
$FDOUT[21] := FALSE
CASE (2):
$FDOUT[22] := TRUE
TRIANGOLO
SPALLA
GIUNTO
AVAMBRACCIO
UTENSILE
$FDOUT[22] := FALSE
ENDSELECT
MOVE JOINT TO JNT3
MOVE JOINT TO JNT2
MOVE JOINT TO JNT1
MOVE TO $CAL_SYS
END MAIN
PROGRAM JACK_S_GROUP
VAR P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, P17, P18, P19, P20 : POSITION
VAR P21, P22, P23, P24, P25, P26, P27, P28, P29, P30, P31, P32, P33, P34, P35, P36, P37, P38, P39, P40 :
POSITION
VAR P41, P42, P43, P44, P45, P46, P47, P48, P49, P50, P51, P52, P53, P54, P55, P56, P57, P58, P59, P60,
P61, P62, P63, P64, P65, P66, P67, P68 : POSITION
VAR JNT1, JNT2, JNT3, JNT4, JNT5, JNT6 : JOINTPOS
X, Y, Z : INTEGER
ROUTINE TOOLFRAME(ai_tool, ai_frame, ai_arm : INTEGER()) EXPORTED FROM tt_tool GLOBAL
--DICHIARAZIONE ROUTINE_C
ROUTINE LETTERA_C EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_C
BEGIN
--LETTERA_C
X := 200
Y := 200
Z := 0
P1 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P1 BY 50
MOVE LINEAR TO P1,
61
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
P3 := POS(X - 10, Y - 10, Z, 90, 180, 0)
P2 := POS(X - 3, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P3 VIA P2
MOVE RELATIVE VEC(-10, 0, 0) IN UFRAME
P5 := POS(X - 30, Y, Z, 90, 180, 0)
P4 := POS(X - 27, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P5 VIA P4
MOVE RELATIVE VEC(0, 30, 0) IN UFRAME
P7 := POS(X - 20, Y + 40, Z, 90, 180, 0)
P6 := POS(X - 27, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P7 VIA P6
MOVE RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
P9 := POS(X, Y + 30, Z, 90, 180, 0)
P8 := POS(X - 3, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P9 VIA P8
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_C
--DICHIARAZIONE ROUTINE_O
ROUTINE LETTERA_O EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_O
BEGIN
--LETTERA_O
X := 225
Y := 200
Z := 0
P10 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P10 BY 50
MOVE LINEAR TO P10,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, 30, 0) IN UFRAME
P12 := POS(X + 10, Y + 40, Z, 90, 180, 0)
P11 := POS(X + 3, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P12 VIA P11
MOVE RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
P13 := POS(X + 27, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
P14 := POS(X + 30, Y + 30, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P14 VIA P13
MOVE RELATIVE VEC(0, -30, 0) IN UFRAME
62
P15 := POS(X + 27, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
P16 := POS(X + 20, Y - 10, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P16 VIA P15
MOVE RELATIVE VEC(-10, 0, 0) IN UFRAME
P17 := POS(X + 3, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
P18 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P18 VIA P17
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_O
--DICHIARAZIONE ROUTINE_M
ROUTINE LETTERA_M EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_M
BEGIN
--LETTERA_M
X := 280
Y := 190
Z := 0
P19 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P19 BY 50
MOVE LINEAR TO P19,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, 50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(15, -24, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(15, 24, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, -50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_M
--DICHIARAZIONE ROUTINE_A
ROUTINE LETTERA_A EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_A
BEGIN
--LETTERA_A
X := 335
Y := 190
Z := 0
P20 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P20 BY 50
MOVE LINEAR TO P20,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
63
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(15, 50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(15, -50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(-10, 26, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, -50) IN UFRAME,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(-10, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_A
--DICHIARAZIONE ROUTINE_U
ROUTINE LETTERA_U EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_U
BEGIN
--LETTERA_U
X := 390
Y := 240
Z := 0
P21 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P21 BY 50
MOVE LINEAR TO P21,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, -40, 0) IN UFRAME
P22 := POS(X + 3, Y - 47, Z, 90, 180, 0)
P23 := POS(X + 10, Y - 50, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P23 VIA P22
MOVE RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
P24 := POS(X + 27, Y - 47, Z, 90, 180, 0)
P25 := POS(X + 30, Y - 40, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P25 VIA P24
MOVE RELATIVE VEC(0, 40, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_U
--DICHIARAZIONE ROUTINE_R
ROUTINE LETTERA_R EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_R
BEGIN
--LETTERA_R
X := 130
64
Y := 115
Z := 0
P27 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P27 BY 50
MOVE LINEAR TO P27,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, 50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(18, 0, 0) IN UFRAME
P28 := POS(X + 30, Y + 38, Z, 90, 180, 0)
P29 := POS(X + 18, Y + 26, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P29 VIA P28
MOVE RELATIVE VEC(-18, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(18, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, -50) IN UFRAME,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(12, -26, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_R
--DICHIARAZIONE ROUTINE_OO
ROUTINE LETTERA_OO EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_OO
--LETTERA_OO
BEGIN
X := 185
Y := 125
Z := 0
P30 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P30 BY 50
MOVE LINEAR TO P30,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, 30, 0) IN UFRAME
P12 := POS(X + 10, Y + 40, Z, 90, 180, 0)
P11 := POS(X + 3, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P12 VIA P11
MOVE RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
P13 := POS(X + 27, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
P14 := POS(X + 30, Y + 30, Z, 90, 180, 0)
65
MOVE CIRCULAR TO P14 VIA P13
MOVE RELATIVE VEC(0, -30, 0) IN UFRAME
P15 := POS(X + 27, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
P16 := POS(X + 20, Y - 10, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P16 VIA P15
MOVE RELATIVE VEC(-10, 0, 0) IN UFRAME
P17 := POS(X + 3, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
P18 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P18 VIA P17
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_OO
--DICHIARAZIONE ROUTINE_B
ROUTINE LETTERA_B EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_B
BEGIN
--LETTERA_B
X := 240
Y := 115
Z := 0
P31 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P31 BY 50
MOVE LINEAR TO P31,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(30, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(-15, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, -50) IN UFRAME,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, -50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_B
--DICHIARAZIONE ROUTINE_OO
ROUTINE LETTERA_OOO EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_OOO
--LETTERA_OOO
BEGIN
X := 295
Y := 125
Z := 0
66
P34 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P34 BY 50
MOVE LINEAR TO P34,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, 30, 0) IN UFRAME
P12 := POS(X + 10, Y + 40, Z, 90, 180, 0)
P11 := POS(X + 3, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P12 VIA P11
MOVE RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
P13 := POS(X + 27, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
P14 := POS(X + 30, Y + 30, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P14 VIA P13
MOVE RELATIVE VEC(0, -30, 0) IN UFRAME
P15 := POS(X + 27, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
P16 := POS(X + 20, Y - 10, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P16 VIA P15
MOVE RELATIVE VEC(-10, 0, 0) IN UFRAME
P17 := POS(X + 3, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
P18 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P18 VIA P17
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_OOO
--DICHIARAZIONE ROUTINE_T
ROUTINE LETTERA_T EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_T
--LETTERA_T
BEGIN
X := 350
Y := 165
Z := 0
P37 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P37 BY 50
MOVE LINEAR TO P37,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(30, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(-15, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, -50) IN UFRAME,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
67
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, -50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_T
--DICHIARAZIONE ROUTINE_S
ROUTINE LETTERA_S EXPORTED FROM JACK_S_GROUP
ROUTINE LETTERA_S
--LETTERA_S
BEGIN
X := 405
Y := 125
Z := 0
P38 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR P38 BY 50
MOVE LINEAR TO P38,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
P39 := POS(X + 3, Y - 7, Z, 90, 180, 0)
P40 := POS(X + 10, Y - 10, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P40 VIA P39
MOVE RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
P41 := POS(X + 27, Y, Z, 90, 180, 0)
P42 := POS(X + 25.35, Y + 8.4499998, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P42 VIA P41
P67 := POS(X + 4.6500001, Y + 21.549999, Z, 90, 180, 0)
MOVE LINEAR TO P67
P43 := POS(X, Y + 27, Z, 90, 180, 0)
P44 := POS(X + 10, Y + 40, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P44 VIA P43
MOVE RELATIVE VEC(10, 0, 0) IN UFRAME
P45 := POS(X + 27, Y + 37, Z, 90, 180, 0)
P46 := POS(X + 30, Y + 30, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO P46 VIA P45
MOVE RELATIVE VEC(0, 0, 50) IN UFRAME
END LETTERA_S
BEGIN
TOOLFRAME(20, 30, 1)
MOVE TO $CAL_SYS
MOVE JOINT TO JNT1
MOVE JOINT TO JNT2
MOVE JOINT TO JNT3
68
LETTERA_C
LETTERA_O
LETTERA_M
LETTERA_A
LETTERA_U
LETTERA_R
LETTERA_OO
LETTERA_B
LETTERA_OOO
LETTERA_T
LETTERA_S
MOVE JOINT TO JNT4
MOVE JOINT TO JNT5
MOVE JOINT TO JNT6
MOVE TO $CAL_SYS
END JACK_S_GROUP
PROGRAM ROBOTTINO
VAR T1, T2, T3 : POSITION
VAR B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 : POSITION
VAR C1, C2, C3, C4 : POSITION
VAR BP1, BP2, BP3, BP4, BP5, BP6 : POSITION
VAR U1, U2, U3, U4 : POSITION
VAR H1, H2, H3, H4, H5 : POSITION
VAR JNT1, JNT2, JNT3 : JOINTPOS
X, Y, Z : INTEGER
ROUTINE TOOLFRAME(ai_tool, ai_frame, ai_arm : INTEGER()) EXPORTED FROM tt_tool GLOBAL
ROUTINE TRIANGOLO EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE TRIANGOLO
--TRIANGOLO
BEGIN
X := 30
Y := 135
Z := 0
T1 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR T1 BY 50
MOVE LINEAR TO T1,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(75, 0, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(-50, 50, 0) IN UFRAME
69
MOVE TO T1
H1 := POS(X + 25, Y, Z + 50, 90, 180, 0)
MOVE LINEAR TO H1
END TRIANGOLO
ROUTINE SPALLA EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE SPALLA
-- SPALLA
BEGIN
X := 70
Y := 200
Z := 0
B1 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR B1 BY 50
MOVE LINEAR TO B1,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
B3 := POS(X - 50, Y + 100, Z, 90, 180, 0)
B2 := POS(X - 15, Y + 50, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO B3 VIA B2
B5 := POS(X + 50, Y + 100, Z, 90, 180, 0)
B4 := POS(X + 25, Y + 90, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO B5 VIA B4
B7 := POS(X + 50, Y - 20, Z, 90, 180, 0)
B6 := POS(X + 75, Y + 50, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO B7 VIA B6
MOVE LINEAR TO B1
H2 := POS(X, Y, Z + 50, 90, 180, 0)
MOVE LINEAR TO H2
END SPALLA
ROUTINE GIUNTO EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE GIUNTO
--GIUNTO
BEGIN
X := 30
Y := 330
Z := 0
C1 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR C1 BY 50
MOVE LINEAR TO C1,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
70
C3 := POS(X + 50, Y, Z, 90, 180, 0)
C2 := POS(X + 25, Y + 25, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO C3 VIA C2
C4 := POS(X + 25, Y - 25, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO C1 VIA C4
H3 := POS(X, Y, Z + 50, 90, 180, 0)
MOVE LINEAR TO H3
END GIUNTO
ROUTINE AVAMBRACCIO EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE AVAMBRACCIO
--AVAMBRACCIO
BEGIN
X := 100
Y := 310
Z := 0
BP1 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR BP1 BY 50
MOVE LINEAR TO BP1,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
ENDMOVE
BP3 := POS(X, Y + 50, Z, 90, 180, 0)
BP2 := POS(X + 10, Y + 25, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO BP3 VIA BP2
MOVE RELATIVE VEC(65, -35, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, -50, 0) IN UFRAME
BP6 := POS(X + 50, Y - 10, Z, 90, 180, 0)
MOVE CIRCULAR TO BP1 VIA BP6
H4 := POS(X, Y, Z + 50, 90, 180, 0)
MOVE LINEAR TO H4
END AVAMBRACCIO
ROUTINE UTENSILE EXPORTED FROM ROBOTTINO
ROUTINE UTENSILE
-- UTENSILE
BEGIN
X := 180
Y := 260
Z := 0
U1 := POS(X, Y, Z, 90, 180, 0)
MOVE NEAR U1 BY 50
MOVE LINEAR TO U1,
WITH $ARM_SPD_OVR = 50,
71
ENDMOVE
MOVE RELATIVE VEC(0, 50, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(15, -10, 0) IN UFRAME
MOVE RELATIVE VEC(0, -50, 0) IN UFRAME
MOVE LINEAR TO U1
END UTENSILE
BEGIN
TOOLFRAME(20, 30, 1)
MOVE TO $CAL_SYS
MOVE JOINT TO JNT1
MOVE JOINT TO JNT2
MOVE JOINT TO JNT3
TRIANGOLO
SPALLA
GIUNTO
AVAMBRACCIO
UTENSILE
MOVE JOINT TO JNT3
MOVE JOINT TO JNT2
MOVE JOINT TO JNT1
MOVE TO $CAL_SYS
END ROBOTTINO
72