Automatizace technologických procesů: Průmyslové roboty a manipulátory

     Au oma izace echnologickýchp ocesů P ůmyslo é obo yamanipulá o y       Au o :  MilanV ožina,Da idJiří,Ga zino áRomana   Os a a,2008                   Náze :Au oma izace echnologickýchp ocesů‐P ůmyslo é obo yamanipulá o y Ka ed a:Ka ed aau oma izaceapočí ačo é echniky p ůmyslu Au oři:MilanV ožina,Da idJiří,Ga zino áRomana Mís o ok, ydání:Os a a,2008 Poče s an:42 Vydala:Vysokáškolabáňská–Technickáuni e zi aOs a a Nep odejné     To odílopodléhálicenciC ea i eCommonsU eď epů od‐Neuží ej ekome čně‐Nezp aco á ej e 4.0Meziná odníLicense. VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA METALURGIE A MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ STUDIJNÍ OPORA Náze opo y/předmě u: AUTOMATIZACE TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ Čás 3: P ůmyslo é obo y a manipulá o y Číslo předmě u: 638419, 638414, 638418 Au o /Au oři: p o . Ing. Milan V ožina, CSc. doc. Ing. Jiří Da id, Ph.D. Ing. Romana Ga zino á, Ph.D. Ka ed a: Au oma izace a počí ačo á echnika me alu gii Ta o s udijní opo a znikla ámci oz ojo ého p ojek u T o ba elek onických s udijních opo p o s udijní p og amy FMMI . 2008 2 Obsah 1. ÚVOD............................................................................................................................................................. 3 2. MANIPULAČNÍ ZAŘÍZENÍ....................................................................................................................... 4 2.1 MECHANIZACE A AUTOMATIZACE VÝROBY ............................................................................................. 4 2.2 MANIPULAČNÍ ZAŘÍZENÍ .......................................................................................................................... 5 2.2.1 Jednoúčelo ý manipulá o .............................................................................................................. 5 2.2.2 Synch onní manipulá o y ................................................................................................................ 6 2.2.3 P og amo a elné jednoúčelo é manipulá o y ................................................................................ 6 2.2.4 Synch onní uni e zální manipulá o y – eleope á o y.................................................................... 6 2.2.5 P og amo a elné uni e zální manipulá o y s pe ným p og amem ................................................ 6 2.2.6 Uni e zální manipulá o y s p oměnli ými p og amy ..................................................................... 6 2.2.7 Kogni i ní obo y ............................................................................................................................ 7 3. ARCHITEKTURA PRŮMYSLOVÝCH ROBOTŮ.................................................................................. 9 4. POHONY..................................................................................................................................................... 13 4.1 FUNKCE POHONU ................................................................................................................................... 13 4.1.1 O e řený ob od ............................................................................................................................. 14 4.2 ELEKTRICKÝ POHON .............................................................................................................................. 16 4.3 TEKUTINOVÉ POHONY............................................................................................................................ 18 5. VÝSTUPNÍ HLAVICE............................................................................................................................... 23 6. ČIDLA PRŮMYSLOVÝCH ROBOTŮ A MANIPULÁTORŮ.............................................................. 27 6.1 DĚLENÍ ČIDEL ........................................................................................................................................ 27 6.2 ČIDLA PRO VNITŘNÍ INFORMACI............................................................................................................. 28 6.3 ČIDLA PRO VNĚJŠÍ INFORMACI ............................................................................................................... 32 7. ŘÍDICÍ SYSTÉMY PRŮMYSLOVÝCH ROBOTŮ. .............................................................................. 34 7.1 KOGNITIVNÍ ROBOTY ............................................................................................................................. 34 7.2 ŘÍZENÍ PRAM BEZ KOGNITIVNÍHO SYSTÉMU ......................................................................................... 35 8. APLIKACE PRAM V PRŮMYSLU ......................................................................................................... 37 9. ROBOTIZOVANÝ TECHNOLOGICKÝ KOMPLEX (RTK) .............................................................. 38 10. ROBOTIZACE PROCESŮ V METALURGII .................................................................................... 39 11. ZÁVĚR..................................................................................................................................................... 42 12. LITERATURA:....................................................................................................................................... 42 3 1. ÚVOD Mezi člo ěkem a echnikou pos upně znikl ozpo y olaný omezením yzických psychických možnos í člo ěka a cha ak e em echnických sys émů. Výkonnos a přesnos plnění p aco ních ope ací u člo ěka s pos upem času následkem yzické a psychické úna y klesá. Člo ěk nemůže ykoná a p áci e zd a í škodli ém p os ředí. Cílem au oma izace je p o o řeši en o na ůs ající ozpo ím, že člo ěk bude daných podmínkách op imálně e ek i ně op oš ěn od mono ónní, zd a í neodpo ídající psychické i ělesné zá ěže. Ve ý obním p ocesu je řešením oho o p oblému komplexní au oma izace p á ě ope ační a meziope ační manipulace. Úkol au oma izace manipulačních úkonů byl nejp e řešen u elkosé io ých a h omadných ý ob. Řešení edlo k jednoúčelo ým zařízením ( dá au oma izace). U málo a s ředně sé io ých ý ob šak nadále ala po řeba y oři uni e zální manipulační zařízení, k e é by bylo možno ychle přes a i p o ůzné aplikace. Výsledkem řešení byl znik p ůmyslo ých obo ů, k e é jsou logickým pok ačo áním ý oje manipulačních a podá acích zařízení použí aných již po dlouhou dobu e elkosé io é ý obě. P ůmyslo é obo y se ak s aly jedním ze základních p os ředků au oma izace ý obních p ocesů (p užná au oma izace). Sám náze obo byl uži e hře Ka la Čapka RUR (Rosum´s Uni e sal Robo s ) oce 1925, kde ak Čapek označil s é umělé lidi. Zde je pak hodné připomenou , že p ůmyslo ý obo je pouze p ek au oma izace, jeden z p ků s uk u y ý obního p ocesu. Je p o o důleži é, aby každý echnologický p ojek zabezpečo al o nomě ný ý oj šech s uk u álních složek. P ní pokusy s kons ukcí p ůmyslo ých obo ů se da uje od oku 1954. V oce 1962 byly USA u edeny na h p ní modely p ůmyslo ých obo ů (Unima e a Ve sa an). U nás se obo y obje ily pop é oce 1974. Sous a ně se začalo s ý ojem asi oce 1983. Roz oj poznání a echnické činnos i oblas i obo izace lze z o mo a do ří ýznamných smě ů: – obo ika – obo o echnika – obo o echnologie Robo ika - předs a uje hyb idní smě pozná ání, k e ý yuží á pozna ků echnické kybe ne iky, počí ačo ých ěd, eo ie in o mace a umělé in eligence p o y áření modelů ži ých o ganizmů. Dále se ješ ě člení na eo e ickou a echnickou.. Robo o echnika - zah nuje ýzkum a ý oj obo ů če ně eo e ických aspek ů a algo i mů řízení sys émů s obo y. Je o inžený ská disciplina zah nující ýpoč y kons ukce, řízení a ý oby obo ů. Robo o echnologie - je sys émo ý echnický smě , k e ý se zabý á nasazo áním p ůmyslo ých obo ů do ý oby, če ně analýzy sociálních a ekonomických aspek ů. Z hlediska ý ojo ých znaků lze p ůmyslo é obo y děli do ří gene ací: 1. gene aci předs a ují obo y nižší ú o ně, k e é ykoná ají nap og amo ané pohyby. Jsou předu čeny p o podá ání a odebí ání předmě ů od ý obních s ojů. 4 2. gene aci předs a ují obo y yšší ú o ně s p užným p og amo áním, přičemž ýbě p og amu je p o áděn na podně z okolí. Ty o obo y jsou yba eny čidly, ale mají omezenou schopnos eakce na změny p obíhající p aco ním p ocesu. Umožňují synch onizaci s nějšími zařízeními. 3. gene aci předs a ují obo y, k e é mají schopnos samos a ně řeši úkoly znikající e ý obním p ocesu. Ty o obo y jsou yba eny elkým poč em snímačů a složi ým adap i ním řídicím sys émem schopným op imalizo a činnos íce amen a chapadel, jsou značně pohybli é, přesné a spolehli é. Do oku 1985 byly na hu přede ším obo y 1. gene ace. Současné období je nás upem 2. gene ace a 3. gene ace. Něk eří au oři uží ají jemnější dělení a yčleňují znaky p o 1,5 gene aci a 2,5 gene aci. Speci ickou oblas í jsou obo y hu nic í a ěžkém s ojí ens í. Až na ýjimky se zde nedají uni e zální p ůmyslo é obo y u čené p o s ojí ens í upla ni . Ne yho uje nosnos , schopnos p aco a ná očném p os ředí hu í a ěžkého s ojí ens í. Je zde pa ný přechod k ý oji a upla nění speciálních, z . účelo ých obo ů. 2. MANIPULAČNÍ ZAŘÍZENÍ 2.1 Mechanizace a au oma izace ý oby Vý oba se usku ečňuje na ý obním zařízení, k e é je mimo jiné cha ak e izo áno p oduk i i ou p áce. P oduk i i u p áce lze z ýši mechanizací a au oma izací. Mechanizace je p oces ý oje echniky, kde se yuží á zařízení k os obození člo ěka od namáha é a opakující se yzické p áce. Au oma izace je p oces echniky, kde se yuží á zařízení k os obození člo ěka nejen od yzické, ale zejména od duše ní řídicí p áce.. Mí a mechanizace a au oma izace u čuje ůzné ý ojo é s upně, gene ace ý obního zařízení. Pojem p oduk i i a p áce úzce sou isí s p acnos í a p acnos je jedním z hla ních ekonomických ukaza elů ý oby. Bý á yjádřena z . no mou času. V é o no mě času jsou zah nu y časy jak na las ní echnologickou činnos , ak čas na šechny os a ní činnos i spojené s ý obou. Za edení mechanizace a au oma izace je omezeno echnologickými možnos mi příslušné ý oby. Další úspo y oho o času za edením au oma izace je zá islé na k ali a i ní změně způsobu ý oby. Daleko íce je šak možno au oma izací zk á i dobu ání pomocných úkonů s objek y – podá ání, kládání, upínání, yjímání, dop a a a d. P á ě y o pomocné áze p aco ního cyklu jsou předmě em au oma izačních snah. Ty o snahy jsou ealizo ány následujícími p aco ními p os ředky: 1) manipulá o y a p ůmyslo ými obo y (P aM), 2) dop a níky, 3) příp a ky, 4) zařízeními p o kon olu, 5) kopí o acími zařízeními, 6) poloho acími zařízeními, 7) pomocnými zařízeními, jako jsou zásobníky, zařízení p o o ien aci objek ů, násypky a d. Řazením odpo ídajících znaků obd žíme s uk u u pomocných unkcí. Činnos spojená s ealizací pomocných úkonů je yjádřena anglosaské li e a uře „handling“ - „indus ial handling“. V německé pak „ handhabung“ – „indus ielle Handhabung“. 5 Snižo ání z á o ých časů není jediný dů od upla ňo ání P aM. S ejně důleži é je ods aňo ání mono ónní p áce, namáha é p áce, p áce nepřízni ém p os ředí. Snaha je ylouči lidský ak o z ý obního p ocesu. S ohledem na o, co bylo řečeno, ozezná áme manipulaci, k e á je činnos í, při níž dochází ke změně polohy, anebo o ien ace předmě u p os o u. Tu pak dělíme na manipulaci ope ační a manipulaci meziope ační. Ope ační manipulace je eške á manipulace s ma e iálem na jediném echnologickém p aco iš i, sou isejícím s p o áděním ý obní ope ace. Meziope ační manipulace je eške á pomocná manipulace s předmě y mezi p aco iš i a na p aco iš i během níž nedochází k echnologickému op aco á ání. 2.2 Manipulační zařízení Manipulační zařízení lze podle kons ukčního p o edení a s upně složi os i řízení děli následujícím způsobem Ob . 1. Členění PRaM 2.2.1 Jednoúčelo ý manipulá o Pa ří sem nejjednodušší podá ací mechanizmy – poda ače, manipulační zařízení přímo o ládané člo ěkem – synch onní manipulá o y a manipulá o y řízené p og amo acím ús ojím. Jednoúčelo os manipulá o u je cha ak e izo ána – - jednodušším kons ukčním řešením a ím omezeným ozsahem pohybů přizpůsobených dané aplikaci, Manipulační zařízení Jednoúčelo é manipulá o y Uni e zální manipulá o y Poda ače Synch onní uni e zální manipulá o y P og amo a elné jednoúčelo é manipulá o y Synch onní jednoúčelo é manipulá o y P og amo a elné uni e zální manipulá o y Kogni i ní obo y Manipulá o y s pe nými p og amy P ůmyslo é obo y Manipulá o y s p oměnli ými (p užnými) p og amy P ůmyslo é obo y 6 – možnos mi řídicího sys ému přizpůsobenými dané aplikaci, – p os o o ým uspořádáním přizpůsobeným dané aplikaci. Při současné ú o ni ý oby lze celou řadu p oblémů spojených s au oma izací řeši upla něním ěch o jednodušších manipulá o ů. Je chybou na a o mís a nasazo a složi á uni e zální zařízení, p o ože jsou kompliko aná a d ahá a udíž ekonomicky ne ýhodná. Nejjednoduššími jednoúčelo ými manipulá o y jsou poda ače. T oří ob ykle celek se s ojem a mají od něj ě šinou od ozen i pohon. 2.2.2 Synch onní manipulá o y T oří z . jednoúčelo é eleope á o y – člo ěkem o ládané mechanizmy. Působí jako zesilo ače síly, momen u a pohybo ých možnos í ope á o a. Příkladem mohou bý balancé y – u čené p o zd ihání ěžkých předmě ů dop a ě, zd a o nic í, hu ích a ěžkém s ojí ens í. 2.2.3 P og amo a elné jednoúčelo é manipulá o y Jejich činnos je řízena p og amo ým ús ojím. Jsou složi ější než poda ače, ne oří s člo ěkem uza řenou egulační smyčku, nemají šak íceúčelo os . Dělíme je na: – s pe ným p og amem - jsou řízeny se s ále se opakujícím p og amem, – s p oměnli ými p og amy – samočinně a šak p og amo ě si ybí ají hodnou loženou a ian u p og amu. Uni e zální manipulá o y Mají ě ší ozsah manipulačních schopnos í, k e é jsou yuží ány podle způsobu nasazení. Jejich použi elnos není omezena ypem s ojů ani součás í. Jsou cha ak e izo ány: – kinema ickými pa ame y, ozsahy pohybů, přesnos í poloho ání, maximálním za ížením, – p o uchopení předmě ů jsou použi y jednoúčelo é úchopné hla ice, – lze je použí na ůzných p aco iš ích, popřípadě k obsluze ůzných (i několika) s ojů, – mají las ní řízení, jsou p o edením, pohonem i unkcí na obsluho aných s ojích nejd ažší. Vlas nos i uni e zálních manipulá o ů přek ý ají přede ším p ůmyslo é obo y. 2.2.4 Synch onní uni e zální manipulá o y – eleope á o y Řízení p o ádí obsluhující p aco ník – manipulá o zesiluje jeho silo é a pohybo é úkony – manipulá o a člo ěk oří uza řenou smyčku – a o zařízení přenášejí na dálku příkazy člo ěka – řízení „mas e – sla e“. 2.2.5 P og amo a elné uni e zální manipulá o y s pe ným p og amem P og am se p ůběhu manipulace nemění, řídicí a p og amo a elné zařízení je jednoduššího ypu. Jsou označo ány jako „p ůmyslo é obo y“ (1. gene ace). 2.2.6 Uni e zální manipulá o y s p oměnli ými p og amy Mají možnos olby p og amu ě šinou podle si uace (scény), e k e é se manipulá o y z o na nacházejí 7 – mají zp a idla adap i ní řízení – předs a ují současné době špičku kons ukčního p o edení manipulačního zařízení a jsou označo ány jako „p ůmyslo é obo y“ (2. gene ace). 2.2.7 Kogni i ní obo y Jsou yba eny možnos í nímání a acionálního myšlení. Kogni i ní p oces – p oces nímání a acionálního myšlení – bez cílo ého nímání a olního jednání. U edené ypy manipulá o ů lze znázo ni následujícími unkčními schéma y: Synch onní manipulá o Manipulá o s pe ným p og amem Manipulá o y s p oměnli ými p og amy Ob . 2. Funkční schéma a PRaM Manipulační zařízení, k e á jsme označili jako p ůmyslo é obo y se od os a ních manipulačních mechanizmů liší přede ším ú o ní řízení a yznačují se následujícími las nos mi: – manipulační schopnos , j. uchopení a přemisťo ání předmě ů, ůzné mon ážní úkony, úp a a předmě ů, zacházení s p aco ními nás oji, – au onomnos cho ání, j. složi á posloupnos úkonů p o áděná au oma icky, buď oli elná člo ěkem nebo au oma icky las ním zařízením. (Liší se od eleope á o ů, kde člo ěk je nedílnou součás í sys ému), – uni e zálnos e smyslu íceúčelo os i – zařízení slouží k ozmani ým účelům, – exis ence azby s p os ředím ( nímání) p os řednic ím čidel, – p os o o á sous ředěnos jedno li ých složek do kompak ního celku (mohou bý ýjimky). Pojem obo edy zdů azňuje, že jde o ús ojí složi ější než manipulá o , k e é má ě šinu ýše u edených las nos í. Robo y s dokonalým řízením mohou mí dokonce schopnos i, k e é u Akční podsys ém Vnímací podsys ém Člo ěk Řídící podsys ém Akční podsys ém Vnímací podsys ém Řídící podsys ém Akční podsys ém 14 – přizpůsobení pohonů jedno li ých os; ě šinou ychleji eagující pohony se musí přizpůsobi ěm, k e é eagují pomaleji. Úlohou řízení P aM je při és každému pohonu pohybli ého členu in o maci o d áze, k e ou má ykona a jakou ychlos í, e a u řídicí eličiny. Pře edení é o řídicí eličiny na příslušnou hodno u polohy a ychlos i se p o ádí buď o e řeném nebo uza řeném ob odu. 4.1.1 O e řený ob od V om o ob odu není sku ečná hodno a polohy pohybli ého členu po o ná ána s hodno ou žádanou. Je o ob od bez zpě né azby. Příkladem může bý k oko ý mo o . Jeho o o ykoná na každý impulz přesně de ino aný úhel na očení. Poče impulzů je úmě ný úhlu na očení o o u a edy i d áze x, je-li en o obecný pohyb pře áděn na pohyb posu ný. Rychlos pohybu pak odpo ídá ek enci impulzů, k e ou lze řídi . Ob . 8. O e řený ob od řízení pohonu Uza řený ob od Dokonalejším způsobem řízení polohy, zejména při uži í pohonů s plynulou změnou ychlos i (s ejnosmě ný mo o , hyd aulický mo o ), je řízení p o edené uza řeném ob odu. V om o ob odu se kon oluje souhlas na očení a úhlo é ychlos i s řídicí eličinou. Příkladem může bý p o edení poloho ého řídicího ob odu při uži í s ejnosmě ného se opohonu. Řízení je p o edeno poloho ém ob odu s podřízeným ob odem ychlos ním. Řídicí eličina je zadá ána jako sled impulzů. Poče impulzů je mí ou p o ykoná ání d áhy, ek ence pak je mí ou žádané ychlos i pohonu. V obousmě ném čí ači je y ořena egulační odchylka Jw – okamži ý ozdíl mezi poč em impulzů zadaných řízením a poč em impulzů znikajících odměřo acím sys ému. Ta o odchylka je pře edena do analogo é o my. Sám egulá o je olen ypu PI či PID. u( ) Zesilo ač impulsů K oko ý mo o ϕ ( ) u( ) ϕ ( ) 15 Js Ob .9. Schéma zpě no azebního řízení pohonu Ten o egulá o oří žádanou hodno u p o podřízený ychlos ní ob od, k e á je po o ná ána s ýs upem achome ického dynama. Odchylka je zp aco ána egulá o u ychlos i, k e ý o ládá mo o předs a o aný zde d ěma sous a ami zah nujícími časo é kons an y elek ické i mechanické čás i mo o u. Ro ační pohyb ýs upu mo o u je pře eden na posu ný pohyb mechanickém pře odu. Sku ečná hodno a polohy je měřena odměřo acím zařízením. Rychlos ní zpě ná azba zlepšuje las nos i pohonu a sice zmenšuje se o áčko á poddajnos mo o u,z yšuje se přesnos poloho ání a zlepšují se dynamické pomě y pohonu, j. přede ším s abili a. Ob .10. Cho ání pohonu při zpě no azebním řízení Jžad JW o áčky ychlos ní ob od pře odník MOTOR eg. ychlos i eg. polohy čí ač Č/A PI PI, PID mo o Mech. pře od mo o Odměřo ací zařízení Tachodynamo x x bez ychlos ní azby s ychlos ní zpě nou azbou elké zesílení yc hl os ní s m yčce malé zesílení menší zesílení ě ší zesílení x x 16 Je idě , že u egulace s ychlos ním egulá o em je možné dosáhnou při ysokém zesílení o něž ysokého lumení ob odu, což ede k získání dob ých dynamických las nos í bez překmi ů. Koncepce uspořádání pohonu Podle umís ění mo o u zhledem k las ní kons ukci P aM ozlišujeme nější pohon a ni řní pohon. U nějšího pohonu je manipulá o poháněn od jiného zařízení. Z jiného hlediska se koncepce pohonu ozdělují do d ou skupin: – společný pohon, – oddělený pohon. U společného pohonu je několik pohybo ých jedno ek poháněno společným mo o em. P o uni e zální manipulá o y je ypický ni řní oddělený pohon. Ta o koncepce ede k použi í mo o ů s malou hmo nos í. Podle d uhu ene gie p o napájení pohonu ozlišujeme pohony s mo o em – elek ickým, – eku ino ým, – kombino aným. Udá á se, že P aM současné době použí ají 48% hyd aulické pohony, 40% pneuma ické, 8% elek ické, 4% mechanické. Něk e é p ameny šak u ádějí až 25% uži í elek ických pohonů. 4.2 Elek ický pohon – ene gie jednoduše dos upná, – jednoduchý pří od ene gie, – jednoduché spojení s řídicími p ky, – hodné dynamické las nos i, – malé pořizo ací a p o ozní náklady, jednoduchá úd žba. Nejčas ěji se ysky ují ypy mo o ů 1) s řída é 2) s ejnosmě né 3) k oko é 4) elek omagne y Ad 1) Nejjednodušší p o edení mají indukční mo o y s ko ou nak á ko – asynch onní. Změna smyslu o áčení připojeného ús ojí přímo přepnu ím ází nebo p os řednic ím e e začních spojek, kombino aných s b zdou. Řízení polohy zas a ení se p o ádí ypínáním mo o u se současným zapnu ím b zdy. Výhodou je jednoduchá kons ukce, jsou šak na daný ýkon dos i ěžké; změna o áček se p o ádí buď přepínáním pólů nebo změnou kmi oč u, omezené míře změnou odpo u ko ě, skluzem. Dále se uží ají s řída é mo o y synch onní. Ten o mo o má ří ázo é inu í s a o u s pe manen ními magne y, k e é oří ko u s oje. Typů s řída ých mo o ů je celá řada a ůzní ý obci mohou použí a další ypy – asynch onní, 17 – jedno ázo é asynch onní, – ří ázo é s ko ou k oužko ou, – mo o y se speciální ko ou nak á ko (d oji á, í o á), – synch onní s oje (s ejnosmě né buzení do o o u), – oj ázo ý de i ační, – komu á o o ý mo o napájený do o o u (Sch age), – komu á o o ý ří ázo ý mo o napájený do s a o u. Ad 2) Pods a ně ozšířenější než asynch onní mo o y jsou s ejnosmě né mo o y. Dů odem je možnos plynulé egulace ychlos i o áčení e elkém ozsahu při malých ene ge ických z á ách. Nej ozšířenějším řízením o áček je změnou napě í ob odu ko y. K omu se současné době upla ňují řízené usmě ňo ače. Podle zapojení ob odu p o buzení o o u známe mo o y de i ační, sé io é, kompaundní a s cizím buzením. Základním požada kem při upla nění s ejnosmě ných mo o ů při kons ukci P aM je zmenšení elek ických a mechanických časo ých kons an . Jedná se přede ším o snížení elek omechanické časo é kons an y ko y max 2 Mk nDG m⋅ ⋅⋅ = τ kde G·D2 je se ačný momen ko y, n jsou o áčky, Mmax maximální momen . Je o čas po řebný p o ozběh mo o u na jmeno i é o áčky při působení maximálního momen u. Cílem je sníži se ačný momen ko y. Příkladem snížení momen u se ačnos i ko y je mo o 3SHAT, k e ý je základem známého se opohonu MEZOMATIC. U mo o u SHAT se použí á p o buzení pe manen ních magne ů. Pomě ně nízké o áčky i nízké napě í ko y do olují dob ou komu aci i při několikanásobném p oudo ém pře ížení. Mo o y mají es a ěné achome ické dynamo a elek omagne ickou b zdu. Na d uhý konec hřídele se upe ňuje selsyn jako čidlo polohy. Mo o y mají ři elikos i. Napájení je p o edeno z ří ázo ých y is o o ých měničo ých sys émů. Dalším příkladem jsou mo o y s disko ým o o em. Jedná se o s ejnosmě né mo o y s buzením pe manen ním polem, jejichž zducho é mezeře je o očně uložena ko a k á ké délky ses á ající z o o u s nalepeným měděným inu ím. Došlo ak ke snížení hmo nos i o ujících čás í. Mo o může bý několika milisekundách nas a en na požado ané o áčky. Mo o má ysoký speci ický ýkon (80W/kg) p o i no málním mo o ům (40W/kg). Mo o y s du ým o o em – z ono á ko a – mají inu í ko y upe něno na lehkém ělese e a u z onu, k e é je pe ně spojeno s hřídelem mo o u. P o i kon enčním mo o ům není železo ko y čás í hřídele, ale je pe ně spojeno a oří díl skříně. Ob .11. Odlehčený o o mo o u 18 Na hřídeli mo o u se nachází bezd ážko é jád o z křemíko ých ocelo ých plechů, na k e é je naliso áno inu í ko y. Vinu í samo je zpe něno bandáží se sklolaminá em. To o p o edení má časo ou kons an u přechodo ého děje k a ší než 0,125 s, ozsah p aco ních o áček 0,2 – 500 při přesnos i 1o /min, maximální o áčky až 1500 o /min, 10 – 42Nm. Ad 3) K oko é mo o y. Umožňují jednoduché řízení ychlos i pohybu změnou ek ence s upních impulzů a jednoduché řízení polohy na základě egis ace poč u při edených impulzů. Ne ýhodou je pomě ně malý k ou icí momen , k e ý ychle klesá s os oucí ek encí s upních impulzů. P o o se uží á ěch o jedno ek k přímému pohonu pohybo ých jedno ek jen malých ýkonů. P o ě ší ýkony se spojují čas o s hyd omo o em přes poloho ý mechanicko-hyd aulický sys ém. K oko é mo o y se uží ají jak o e řené, ak uza řené smyčce. P incip mo o u je ako ý, že se skládají ze ří s a o ů a ří o o ů. Póly o o u jsou zájemně uspořádány ak, že ůči s a o ům jsou posunu y o 1/3 pólo ého dělení a. Ro o se pohybuje k ocích odpo ídajících 1/3 pólo ého dělení, při pos upném buzení s a o u 1,2,3, a d., úhlo á hodno a je ozmezí 1,5 – 3,6 0. Ro o y o iž mají ždy zaujmou s abilní polohu, kdy póly s a o u a o o u s ojí p o i sobě. (Vy ábě se mohou až 10000 k oků/s, 400 k oků na o áčku). Podobně p acuje i lineá ní k oko ý mo o , k e ý se skládá z hřebenu a eakční pohybo é čás i. Řízením napájecího p oudu pos upně na jedno li é hřebeny lze dosáhnou k oko ání pohybli é čás i, neboť se mo o snaží zaujmou s abilní polohu. Výhoda k oko ých mo o ů: – jednoduchos ná hu, – spolehli os a dlouhá ži o nos , – přesné poloho ání, – jednoduchá možnos spojení s číslico ým zařízením. (Vy ábějí se p o edení 60 – 100 k oků/s, délka k oku 91mm, opako aná přesnos poloho ání se iny mm, napájení 1 ázo é i 3 ázo é). Ad4) Elek omagne y Použí ají se pře ážně k ealizaci posu ných pohybo ých lineá ních úkonů. Jsou s ejnosmě né i s řída é. 4.3 Teku ino é pohony Ty o mo o y mají po o nání s elek ickými pohony ě ší ozšíření. To je dáno něk e ými las nos mi, z nichž lze u és : – možnos ealizace přímoča ých pohybů kons ukčně jednoduchými, ozmě o ě malými a spolehli ými mo o y bez zařazo ání pře odů, – jednoduché spoji é řízení základních pa ame ů pohonu, .j. síly, k ou icího momen u, ychlos i e elkém ozsahu p os řednic ím řízení laku a p oudu eku iny, – nízká hodno a pomě u hmo nos i a ýkonu zejména u hyd aulických mo o ů, – možnos pře ížení mo o u bez nebezpečí poškození. Výhody hyd aulického pohonu – elká uhos , 19 – plynulý chod, možnos dosažení i malých ychlos í pohybu bez pře odu a s elmi dob ou o nomě nos í, – elká účinnos . Nedos a ky hyd aulického pohonu – po řeba samos a ného, odděleného ene ge ického bloku, – pomě ně ob ížné dosažení yšších pohybo ých ychlos í, – změna iskozi y kapaliny zá islos i na eplo ě, k e á se p oje uje e změně lako ých pomě ů, – hořla os p aco ních kapalin. Výhody pneuma ického pohonu – možnos připojení na cen ální oz od s lačeného zduchu, – jednoduchý oz od bez zpě ného od ádění zduchu k mo o u (ke zd oji), – možnos dosažení ychlých přímoča ých pohybů, – možnos činnos i e elkém eplo ním ozsahu, e ýbušném p os ředí a p o ozech s nebezpečím znícení od o e řeného ohně. Ne ýhody pneuma ického pohonu – malá uhos , – ob ížné ud žení o nomě ného pohybu, zejména při malých ychlos ech, – z ene ge ického hlediska pomě ně d ahý p o oz. Vý oba ene gie s lačeným zduchem je 6 – 8 k á d ažší, než ene gie elek ické a asi 4k á d ažší, než ene gie lako ou kapalinou. Obecné las nos i a oblas použi í Hyd aulické i pneuma ické pohony p acují se s ejným d uhem media – eku inou. Z ozdílných yzikálních las nos í kapalin a plynů je nu no u és poddajnos a iskozi u. S ejný d uh p aco ního media se p oje uje podobné s uk uře pohonu a koncepční shodě ě šiny p ků. Hyd aulické pohony - mají pods a ně ši ší oblas yuži í. Jde zejména o oblas ozsahu ýkonu. V současné době p acují s lakem 25 – 32MPa. Malá s lači elnos za učuje dos a ečně elkou uhos pohonu, umožňuje jiné způsoby nas a o ání polohy, např. hyd aulické poloho é se omechanizmy yho í i nejná očnějším požada kům. Zd ojem lako é eku iny u hyd aulického pohonu je hyd aulický ag egá . Jeho základní zapojení je na ob . 12. 20 Ob .12. Zd oj hyd aulického mo o u V současné době se dá počí a s lakem do 25 – 32MPa. Hyd ogene á o je poháněn asynch onním mo o em. Přepouš ěcí en il ud žuje lak připojeného ob odu na nas a ené p aco ní hodno ě. Pneuma ický pohon - je hodný p o manipulá o y menších ýkonů ( < 1kW ), kde se ys ačí s nas a o áním polohy mechanickým omezo áním pohybu mo o u, kde ne adí ne o nomě nos ychlos i pohybu. Omezení ýkonu ychází z p o ozního laku 0,6MPa. U manipulá o u s las ním komp eso em se použí á lak do 1MPa. Ob yklé zapojení s upního ob odu pneuma ického pohonu je na následujícím ob ázku: S lačený zduch z cen álního oz odu se zba uje čis iči mechanických nečis o a kondenzo ané ody. Redukční en il snižuje lak na požado anou p aco ní hodno u pohonu a ud žuje ji přibližně neměnnou bez ohledu na kolísání s upního laku a ýs upního p oudu. Maznice slouží k obohaco ání s lačeného zduchu olejo ou mlhou p o zajiš ění mazání kluzných ploch pneuma ických p ků. P o i hyd aulickým p kům jsou pods a ně ozmě nější. Hodí se do ýbušného p os ředí. Účinnos pneuma ických sys émů je pak 50% (s ředo laká 0,02 – 0,2MPa, nízko laká <0,01MPa – logické p ky). P o ealizaci řízení pohybu – smyslu, ychlos i, polohy se ozlišují y o ři ypy řízení eku ino ých pohonů: 1) Pohony s řízením oz áděči ( en ily) a šk icími en ily. 2) Pohony s řízením se o en ily. 3) Pohony s řízením egulačními gene á o y, popřípadě mo o y. 21 Ad1) Jedná se o pohony jednodušších ypů P aM. Zde slouží oz áděče k řízení smyslu pohybu mo o u a šk icí en ily k řízení ychlos i. P incip ako é koncepce hyd aulického Pohonu je na ob . 13. Ob .13. Pohony s řízením oz aděči Rychlos pohybu přímoča ého mo o u je řízena nezá isle obou smě ech šk icími en ily. Pa alelně připojené jednosmě né en ily zajišťují li nos šk icího en ilu. Třípoloho ým oz aděčem je řízen smysl pohybu mo o u. Při přes a ení oz aděče do s řední polohy může bý zas a en a bloko án pohyb mo o u požado ané poloze. Samozřejmě oz aděče mohou bý ůzného p o edení – s učním o ládáním, elek omagne ickým o ládáním, hyd aulickým o ládáním. V zásadě se e schéma u ysky ují p ky p o: – h azení p ů oku, – řízení laku, – řízení p ů oku se o en ily. P o h azení p ů oku o jsou: – jednosmě né en ily, – řízené jednosmě né en ily, – hyd aulické zámky, – uza í ací en ily, – oz áděče, – logické p ky, Typické zapojení ob odu pneuma ického pohonu je na ob . 14. 22 Ob .14. Pohony s řízením se o en ily D oupoloho ým oz aděčem je řízen smysl pohybu, šk icími en ily ychlos . Za šk icími en ily jsou zařazeny lumiče p o snížení hluku při yp azdňo ání p aco ního p os o u mo o u. Ad 2) Pohony s řízením se o en ily – jsou ypické p o hyd aulické pohony P aM. Elek ohyd aulický se o en il je p ek, jehož ýs upní pa ame y – p oud nebo lak kapaliny jsou spoji ě řízeny elek ickým signálem. Velikos p oudu kapaliny odpo ídá elikos i elek ického p oudu, smysl p ů oku kapaliny pola i ě. Tak je možné spoji ě řídi ychlos , smysl pohybu a polohu zas a ení mo o u – iz ob . 15. Řídicí signál se omo o u je od ozen od po o nání žádané hodno y a signálu od odměřo acího zařízení. Ob . 15. Pohony s řízením se o en ily Ad 3) – jsou hodné p o ě ší ýkony. Jde o yp pohonu, kde se yuží á p o řízení ychlos i změny geome ického objemu, nejčas ěji gene á o u – geome ický objem = objem kapaliny, k e ý p o eče gene á o em při jedné o áčce. P incip zapojení pohonu s egulačním hyd ogene á o em je na ob . 16. 23 Ob .16. Pohon s egulačním gene á o em (Ro ační mo o y jsou podle p incipu činnos i děleny na zubo é, pís o é, lamelo é, š oubo é. Ro ační hyd omo o y mohou p aco a ozsahu od několika o áček do několika isíc o áček za minu u, pneuma ické od několika se do desí ek isíc o áček za minu u. Pneuma ické mo o y šak mají měkkou o áčko ou cha ak e is iku, malou účinnos a jsou hlučné – použí ají se málo). Kombino aný pohon P ak ický ýznam zde má elek ohyd aulická nebo pneumohyd aulická e ze. Na s upu je nejčas ěji ss mo o spoji ý nebo k oko ý; je p o eden souběh s mo o em hyd aulickým řídicím ob odem p o řízení na očení a získá se ak ýkonné zesílení. 5. VÝSTUPNÍ HLAVICE Je o a čás PRaM, k e á přichází bezp os ředně do s yku s objek y manipulace nebo echnologického p ocesu. Dělí se na: – úchopné, – echnologické. Úchopné slouží k zachycení objek ů (polo o a ů, součás í,…) při manipulaci. Technologické umožňují ealizaci echnologické ope ace (s říkací pis ole, kleš ě p o bodo é s ařo ání, ací hla y a d.). Někdy může jí o kombinaci – jsou o speciální kons ukce – ůzné d uhy hla ic mohou bý umís ěny jedno li ých pozicích, z . e ol e o é hla y. Úchopné hla ice Při uchopení objek u jsou o no áze nější síly působící na objek . Uchopení je p o ázeno mechanickým s ykem hla ice s objek em. Ten o s yk může bý – obous anný s yk s hla icí – jednos anný s yk s hla icí. Při obous anném s yku jsou úchopné síly y ozeny mechanickými p os ředky – síly působí p o i sobě p o ilehlých s anách po chu ělesa. Při jednos anném s yku jde o yuži í pod laku nebo magne ických sil působících na objek y, popřípadě o yuži í g a i ační síly. S yko é plochy hla ice s objek em jsou přizpůsobeny s ohledem na přesnos a bezpečnos d žení objek u. 30 Selsyny Selsyny se y ábějí řadě p o edení. Známé jsou selsyny p o přenos úhlů. Snímač se skládá ze d ou základních čás í – pe ná čás je s a o , o očná je o o . Na o o u je umís ěno jedno ázo é inu í napájené p oudem o kmi oč u 50 ÷ 500 Hz. Ve s a o o ých d ážkách je uloženo inu í synch onizační, y ořené jako soumě né oj ázo é inu í. To o inu í je spojeno do h ězdy nebo ojúhelníku. Čas o bý á na s a o u inu í lumicí – spojené nak á ko – p o i o o o ému ký ání. Spojíme-li d a selsyny, dos aneme nejjednodušší spojení p o přenos úhlo é ýchylky. Jeden selsyn p acuje jako snímač úhlo é ýchylky, d uhý pak jako ukaza el ýchylky. Ukaza el je pe ně spojen s o o em d uhého selsynu. Ob .20. Schéma selsynu Vodičo é spojení obou s a o ů je označo áno jako synch onizační. Poo očíme-li o o selsynu A o úhel α p o i pů odní poloze, indukují se obou s a o ech ozdílná napě í, znikne mezi s a o y y o ná ací p oud, jehož působením znikne e s a o u selsynu B magne ické pole, k e é na očí o o oho o selsynu do s ejné polohy jako u selsynu A. Lineá ní induk osyn P acuje na s ejném p incipu jako selsyn, i když kons ukčně je mu hodně zdálen. Je možné si jej předs a i jako selsyn oz inu ý do o iny. Mezi jednoduché disk é ní odměřo ací p os ředky pa ří: Sys ém odměřo ání polohy pomocí na ážek. V sou islos i s jejich použi ím se ho oří o na ážko ých řídicích sys émech. Na ážky, při přejíždění posu ného členu kinema ického ře ězce, přes a ují při s ém pohybu pos upně např. kon ak y spínače či spínačů. Spínací unkce může bý ealizo ána mechanicky, elek icky, hyd aulicky nebo pneuma icky. P o elmi přesné plnění unkce se uží á elek ických mik ospínačů. Na ážky jsou upe ňo ány na na ážko ých liš ách, k e é mohou obsaho a i několik d ah. Va ian p o edení je elký poče . Mezi čidla ni řní in o mace pa ří další disk é ní odměřo ací p os ředky. Základní předs a a spočí á om, že d áhu budeme měři pomocí základního neděli elného elemen u. Velikos každého posunu í či na očení bude celis ým násobkem ěch o elemen ů. A ysílač B přijímač 31 Zde ozezná áme: – ink emen ální neboli pří ůs ko é sys émy – absolu ní neboli kódo ané sys émy. U sys émů, nazý aných ink emen ální sys émy (pří ůs ko é) počí áme, kolik ěch o elemen ů při pohybu přibylo či ubylo. Pohybující se čás je spojena s clonkou, k e á pře ušuje p oud s lačeného zduchu, magne ický ok, s ě elný ok, elek ický p oud, elek omagne ické pole. Příklady: Nejob yklejší p o edení: Ob .21. Příklady ink emen álních sys émů Jiný d uh disk é ního snímání je absolu ní (kódo ané). Příkladem je kódo aný ko ouč nebo p a í ko. Každé poloze odpo ídá jednoznačná kombinace kódo aných s op. S opy jsou y ořeny na p ůhledné podložce, p os ě lo ány a snímány např. diodami. pří od zduchu clony od od zduchu S J clona Hallo a sonda čí ač 8 4 2 1 P o ože je možno začí s načí áním impulzů libo olné poloze, od libo olně z oleného počá ku, je o o odměřo ání označo áno jako ela i ní. 32 Výhody – každá měřená hodno a je z ažena k pe ně u čenému počá ku a lze ji přímo odečís – sp á ná měřená hodno a zůs á á zacho ána i při z á ě napě í bez po řeby z láš ních p os ředků. Příkladem je p o edení dle ob . 22. Ob . 22. Absolu ní odměřo ací sys émy 6.3 Čidla p o nější in o maci Jedná se o do azy, konco é ypínače, in ače ená čidla překážek a ob ysů, ak ilní neboli hma o á čidla kon ak ní elek ická i bezkon ak ní, čidla k nacházení ko o ých předmě ů, op ické sys émy ůzného s upně složi os i až po ele izní či e mo izní kame y, lase o á čidla, ul az uko á čidla apod. Realizace s e eoskopického pohledu je možná pomocí digi ální ele ize – j. sys ému, k e ý umožňuje uložení ob azo ého údaje do pamě i počí ače, jeho yhodnocení, zpě nou ekons ukci d ojice záznamů p o s e eoskopické idění do z olených, např. ka ézských souřadnic a následnou ko ekci chapadla souřadnico ém sys ému kinema iky obo u. Tele izní kame a p acuje na ozdíl od oka se se io ým přenosem in o mací. Snímá bod po bodu. Jedině o jaso é in o maci se dá ho oři jako o přenosu pa alelním. Záznam pohybujícího se předmě u je zk eslen ždy, pohybuje-li se kolmo k ose op ické sous a y. Ten o děj lze znázo ni dle ob ázku Ob . 23. dekodé 0 8 4 2 1 snímač 33 Ob .23 P incip analýzy scény P o yjádření jasu každého ob azo ého elemen u (bodu) je řeba u či ý poče bi ů. Např. p o 16 ú o ní jasu jsou nu né 4 bi y. P o sejmu í jednoho snímku pos upuje signál po ase kame a – digi alizá o – číslico á y o ná ací paměť. Digi alizá o obs a á á analogo ě-číslico ý pře od a o něž sd užo ání č eřic bi ů do slo po 16 bi ech, k e é odpo ídají slo ům počí ače. Přenos ob azu do počí ače nemůže p obíha eálném čase. Přesun da z y o ná ací pamě i → in e ace → počí ač je dán ychlos í danou s up/ ýs up počí ače. Např. nah ání č yř po sobě následujících bodů do y o ná ací pamě i je řeba 600ns, a šak p o přenos slo a do počí ače je řeba 2µs. P o o je nu ná y o ná ací pamě ˇ, aby se do ní ešel celý ob ázek. P o zpě ný přenos z počí ače do y o ná ací pamě i pla í y éž časo é údaje. P o o se ýs up z počí ače nedá přímo zob azi na moni o u a je řeba y o ná ací pamě i, kde se č e ychlos í 16 bi o é slo o za 600ns. Do bloku ekons ukce analogo ého signálu edy přichází každých 600ns jedno 16 bi o é slo o. To se dělí na 4 č yřbi o á a y áří se analogo ý signál ající 150µs. U ážíme-li ob yklou no mu (ob az složený ze d ou půlob ázků s 313 a 312 řádky o pomě u s an 4 : 3 , ání půlob ázku 20ms a ýřez o ozmě ech 256 řádků x 256 (bodů o s ejné šíři jak je ysoký řádek), b aný z každého půlsnímku, zjis íme, že na každý bod máme k dispozici pouhých 150µs. Za u o dobu musí bý sejmu zo ek jasu, p o eden jeho analogo ě-číslico ý pře od. Pak následuje další bod. Scéna ¡ Moni o Rekons ukce analogo ého signálu Digi alizace TV signálu Číslico á y o ná ací paměť In e ace počí ače ¢ Počí ač  Kame a 34 7. ŘÍDICÍ SYSTÉMY PRŮMYSLOVÝCH ROBOTŮ. 7.1 Kogni i ní obo y Ú o eň řídicího sys ému je dána ím, jsou-li obo y yba eny kogni i ním sys émem nebo nikoli . Kogni i ní obo se yznačuje ím, že člo ěkem je mu zadán cíl. Plán, jak oho o cíle dosáhnou , si pak kogni i ní obo y áří sám. Konečným p oduk em kogni i ního sys ému je plán. Plán je y ářen během řešení úlohy, k e á zniká exis uje-li ozdíl mezi žádaným a cílo ým s a em okolního s ě a (scény). Fo mo ání plánu pak pods a ě spočí á hledání ces y e s a o ém p os o u od současného s a u k cílo ému s a u. Při o bě plánu jsou in o mace o současném s a u okolního s ě a dodá ány z modelu p os ředí, k e ý zajišťuje ni řní ep ezen aci p os ředí a y áření hypo e ických s a ů p os ředí, slouží k mapo ání s a o ého p os o u při hledání ces y k cíli. K omě ěch o unkcí ep ezen ace je zapo řebí zí o něž ú ahu schopnos i obo u. Poslední čás í kogni i ního sys ému je a čás , k e á p o ádí analýzu a in e p e aci s upních senzo ických da – čás , k e á p o ádí nímání a po ozumění. Zde je nímání po ažo áno za jednodušší unkci – ozpoznání a klasi ikace s upních da . Po ozumění již po řebuje hlubší sou islos i a je pokládáno za základní složku myšlení. Předpokládá už zkušenos a acionální u ažo ání. Vnímání, zejména izuální, bude asi p ní kogni i ní schopnos obo ů, k e á bude yuži a u p ůmyslo ých obo ů. U s ojo ého nímání lze ozliši d ě ú o ně: – klasi ikační – umožňující ozlišo a a řídi jedno li é jemy – desk ipční – ede k popisu složi ých nímaných ob azců a jejich s uk u y. Klasi ikace je dnes už značně oz inu á. Desk ipční me ody jsou e ý oji. Ve spojení s ím, co už íme, lze pak základní bloko é schéma obo u k esli ak o: Ob . 24 Řízení kogni i ních PRaM Senzo ický sys ém – přijímá a čás ečně zp aco á á in o maci o p os ředí. Je ozdělen na ecep o y p o ádějící ans o maci yzikálních eličin na elek ické signály a na předběžné zp aco ání s upních da , k e á jsou důleži á p o kogni i ní sys ém – p os ředky nějších in o mací a p o mo o ický sys ém – p os ředky ni řních in o mací. mo o ický é kogni i ní sys ém senzo ický Řešení úloh a pláno ání Model p os ředí Realizá o plánů E ek o y Vnímání a chápaní Zp aco ání a ýbě da Recep o y cíl P os ředí 35 Mo o ický sys ém – má čás e ek o ů, j. akční a pohybo é o gány, k e é p o ádějí zásah do nějšího p os ředí a ealizují pohyb obo u, a čás ealizá o plánů – ealizuje p og am předaný z kogni i ního sys ému obo u (kogni i ní smyčka, zpě ná azba nej yšší ú o ně, kogni i ní zpě ná azba). 7.2 Řízení PRaM bez kogni i ního sys ému Vzhledem k omu, že současné p ůmyslo é obo y nejsou e s é ě šině yba eny kogni i ním sys émem, mohou bý bloko ě yjádřeny ak o: Ob . 25 Řízení PRaM bez kogni i ní čás i Ty o řídicí sys émy mohou bý ealizo ány i na nižší ú o ni než jsou počí ače (než je řízení počí ačem). Důleži ou úlohu zde o iž h aje cena. Laciná a spolehli á mik opočí ačo á echnika p o ádí použi í ýpoče ní echniky i na ú o ni současných obo ů. Řídicí sys émy se řídí dle ůzných hledisek. Podle časo ého p ůběhu je lze děli na časo ě zá islé, zá islé od ykoná ané p áce a smíšené. Časo ě zá islé sys émy řídí manipulační čás podle pe ného časo ého plánu. Např. podle údajů z magne ické pásky, dě né pásky, ačko ého mechanizmu. Podle způsobu p og amo ání se dělí na sys émy s pe ným p og amem a p og amo a elné. Realizací s pe ným p og amem je už málo – např. ačko é řídicí mechanizmy. Podle způsobu zp aco ání in o mace jsou analogo é, číslico é a smíšené. U analogo ých jsou údaje o poloze uloženy např. na po enciome ech, sled úkonů je na speciálním p og amo acím bubnu. Podle p ůběhu d áhy manipulačního sys ému dělíme řízení na řízení bod po bodu – PTP (poin o poin ) a na sou islé řízení – CP (con inuous pa h). Při řízení PTP je manipulační nebo echnologická ope ace ozdělena do malého poč u bodů (30 ÷ 60). Je zadána konco á poloha mechanizmu každém k oku. Požado aných bodů ope ačním p os o u se dosahuje, aniž by mezi p ůběhy pohybu jedno li ých osách byla unkční sou islos . Jinak řečeno, d áha, po níž se do zadaných bodů ýs upní hla ice dos ane, může bý libo olná. Při řízení CP je ajek o ie pohybu ýs upní hla ice zo ko ána malých ek idis an ních časo ých in e alech a uložena pamě i. P og am je pak hodnou ychlos í ep oduko án a R R´ plán (p og am) Realizá o plánů E ek o y Zp aco ání a ýbě da Recep o y P os ředí řídicí sys ém 36 na základě zpě ných azeb od poloho ých a ychlos ních čidel kinema ických d ojicích ýkono ých mechanizmů ealizo án. Vě šina PRaM je řízena PTP, jsou malé ná oky na paměť. Bý á ealizo án bez zpě né azby. Schopnos i obo ů jsou omezeny poč em k oků p og amu. P acuje-li obo členi ém p os ředí, p og amy se oz ůs ají. K obeji í překážek je o iž řeba zada něk e é pomocné body p o bezpečné obeji í. Ob .26. Řízení PRaM me odou PTP Řízení PTP je možno pods a ně zk ali ni doplněním o in e polá o y. Ty zabezpečí, že d áha mezi body bude o něž de ino ána. V ma ema ice se pod pojmem in e polace ozumí úloha p oložení hladké kři ky sous a ou daných bodů. Zde se ychází z po řeby ýpoč u bodů mezi počá kem a koncem in e polo aného úseku kři ky ak, aby y o ležely na kři ce zadané unkce. Nejčas ěji použí anými unkcemi na ýk esech jsou přímky a k užnice. P o o se při p ak ickém yuži í ysky ují in e polá o y lineá ní a k uho é. P ak icky se in e polace p o ádí ak, že d áhy mezi body se ozdělí na menší d obné úseky, e k e ých se pos upuje podle o nice přímky či k užnice. Někdy se i k uho á in e polace p o ádí lineá ními in e polá o y. Pak se k užnice nah azují mnohoúhelníky. Řídicí sys ém má zajis i ři základní unkce: 1. učení 2. pama o ání 3. ep odukci Učení obo u 1. a 2. gene ace se podobá p og amo ání počí ačů a číslico ě řízených ob áběcích s ojů. Bý á šak hodně zau oma izo áno. Zde ozezná áme: – přímé učení (play-back), Obsluha p o ádí s obo em p aco ní cyklus a en se au oma icky zaznamená á do pamě i počí ače a pak se neus ále ep odukuje. – nepřímé učení, Rameno obo u je přemísťo áno z pul u obsluhy klá esnicí do žádaných poloh, k e é jsou zaznamená ány do pamě i a po é se pos upně ep odukují. Pama o ání – ucho ání in o mací, k e é obo získal při učení. Jsou o: – posloupnos i úkonů, – poloze amene, – čase a podmínkách. pomocný bod při PTP řízení CP A C B x y y B A PTP z bodu A do bodu B x překážka 37 K omě oho musí bý ješ ě sledo ány in o mace o ychlos i pohybu, síle s isku chapadla apod. Rep odukce je p oces, při k e ém se ybí á in o mace uložená pamě i a předá á se up a ené o mě pohybo ým řídicím sys émům. Pokud se sled ope ací mění podle okolních podmínek, je i a o čás řídicího sys ému značné složi os i. 8. APLIKACE PRAM V PRŮMYSLU P og amo é yba ení při řízení PRaM pomocí počí ačů připomíná p og amo ání počí ačů, je šak mnohem íce au oma izo áno. Při ý oji p og amo ého yba ení se ychází z požada ků: – pos upný ý oj p og amo ých modulů, – s anda dizace p og amo ých modulů, – ela i ní nezá islos p og amo ých modulů. U edené požada ky umožňují pos upné ozšiřo ání p og amů, upla nění so wa e p o ůzné echnologie a ůzné počí ače. P o řízení obo ů byly y inu y jazyky, k e é se dále zdokonalují. Pa ří mezi z . p oblémo ě o ien o ané jazyky. Au oma izo aná echnologická p aco iš ě Základem p o au oma izaci ý obních p ocesů je au oma izo aný ý obní sys ém. Ten se skládá – subsys ém echnologické sous a y, – subsys ém meziope ační dop a y a sklado ání, – subsys ém řízení, – subsys ém zd ojů a oz odu ene gie, – subsys ém měření a kon oly. Komponen em subsys ému echnologické sous a y je PRaM. Z hlediska složi os i a komplexnos i au oma izace je možno u či následující hie a chii au oma izo aných ý obních p aco išť: – au oma izo ané echnologické p aco iš ě ATP (někdy aké RTP – obo izo ané echnologické p aco iš ě), – účelo é seskupení ý obních zařízení a PRaM, k e é au onomně a au oma ickém p aco ním cyklu ykoná á manipulační nebo echnologické ope ace daného ý obního p ocesu, případně jeho čás i. V ATP může bý 1 PRaM a íce ý obních zařízení nebo opačně. Pa ří sem i bezobslužný s oj (PRaM je in eg o án s au oma ickým ý obním zařízením se z oleným počí ačo ým řízením). 38 9. ROBOTIZOVANÝ TECHNOLOGICKÝ KOMPLEX (RTK) (někdy aké AVS – au oma izo aný ý obní sys ém) je soubo d ou nebo íce ATP a p os ředků au oma izo ané meziope ační manipulace, k e é ealizují au oma ickém p aco ním cyklu ná azné echnologické a manipulační ope ace. V RTK může PRaM ykoná a in eg o anou unkci au oma izo ané ope ační esp. meziope ační manipulace a meziope ační dop a y na d ou i íce RTP. Nej íce zas oupenou echnologií je ob ábění. Zde znikají: – in eg o ané ý obní úseky (IVU) – speciální seskupení ý obní sous a y p o malose io ou ý obu, hodné p o ý obu echnologicky podobných součás ek, – p užné ý obní sys émy (PVS) – jsou o echnologická p aco iš ě s p užně seřidi elnými s oji, komplexem ope ační i meziope ační manipulace, nás oji, pomůckami, ods aňo áním odpadu a řízením počí ačem. Zřizo ání ATP a RTK s PRaM je složi ou echnologickou p ojekční úlohou ý ojo ého cha ak e u. Vyžaduje p áci ýmu. Při jejich za ádění se došlo k u či é s anda dizaci pos upu. P o o se ú odem p o ádí yp aco ání ZTEZ (základní echnicko-ekonomické zadání. To u čuje: – koncepci echnického řešení ATP, – požada ky na pa ame y doplňko ých zařízení z ý oje a nákupu, – ná oky na ene gii, – e apy měření a ealizace, jejich časo é ymezení a z ah mezi účas níky ealizace a řešení, – předpokládané přínosy, – náklady a zd oje inanco ání, – podmínky a způsob zkoušení, – řešení z hlediska OBP. V ámci ZTEZ se yp aco á á o něž p ojek nasazení, k e ý se skládá z ú odního a p o áděcího p ojek u. V jednoduchých případech se nah azuje jednos upňo ým p ojek em. Pak následuje e apa řešící začlenění zařízení do nadřazeného sys ému řízení. Zá o eň ámci ěch o p ací je řeba analyzo a jedno li é unkční oblas i a s ano i požada ky na ýbě zařízení, k e á budou ý obní sys ém oři . Tu o analýzu oří: – u čení cíle au oma izace, – ymezení unkčních oblas í au oma izace, – unkční analýza, – ýbě ypů au oma izačních p os ředků, – s ano ení au oma izačních s upňů, – y oření p o ilu požada ků na počí ač řízení p ocesu. 39 10. ROBOTIZACE PROCESŮ V METALURGII Hu nické p ocesy: ysoké pece, ocelá ny, álco ny, kokso ny, manipulace dlouhých ý obků, ěžké PRaM, ěžká hu ní dop a a. Vedle uni e zálních PRaM se čas o uží ají účelo é PRaM y inu é speciálně p o danou oblas . Mezi edoucí i my pa ří např.: Japonsko – Daido S eel, Kobe S eel, Ku osaki, NSR - Dango Dienen hal, Gega, Š édsko - ASEA. Vysoké pece – K mís ům aplikace PRaM u p o ozů VP pa ří d í ny, řídí ny, aglome ace, udiš ě, ohří ače ě u, ag egá VP, železo é a s usko é hospodářs í, čis í na plynu, odní hospodářs í a pomocné p o ozy. – K zabezpečení au oma izo aného chodu VP se uží ají manipulá o y p o posky o ání ůzných údajů p o řídicí počí ač, např. – zjišťo ání p o ilu za ážky, – analýza a měření eplo y a laku plynů, – zo ko ání za ážky, – odbě zo ků su o ého železa. Např. i ma Dango Dienen hal – manipulá o y p o zasou ání odo o ných měřicích sond do VP. Sondy se zasou ají do hloubky 2,5 ÷ 4m a ychlos posu u je 2,5 ÷2,8m/min. Sondy jsou chlazeny odou. - ope ace u nís ějě Odpichy a p áce na licím poli u VP. Těžké, namáha é, p achu, exhalace, nebezpečí popálení. K ěm o p acím pa ří – ání odpicho ého o o u, – ucpá ání odpicho ého o o u, – p áce na licím poli, – odbě zo ků su o ého železa, – ypouš ění a uza í ání s usko ého o o u. Také pře ážná čás úd žby je p o áděna učně – ýměna ý učen, – op a a s usko ých a železo ých – žlabů, – op a a pláš ě VP, – yzdí ání a bou ání ohří ačů ě u. – manipulá o p o op a u šach y ysoké pece o ke o áním, Zde jsou y inu y eleope á o y p o zasunu í a o ládání ysky, k e ou se s říká o k e o ací směs p o op a y yzdí ek.