Spis treści Wstęp 11 1. Rozwój robotyki 15 Rys historyczny rozwoju robotyki 15 Dane statystyczne ilustrujące rozwój robotyki przemysłowej 18 Czynniki stymulujące rozwój robotyki 23 Zakres i problematyka badawcza robotyki 24 Prawa robotyki 26 2. Definicje i klasyfikacja robotów przemysłowych 28 Definicje podstawowe 28 Klasyfikacja robotów przemysłowych 29 Klasyfikacja robotów ze względu na budowę jednostki kinematycznej 30 Klasyfikacja robotów ze względu na strukturę kinematyczną 30 Klasyfikacja robotów ze względu na sterowanie 35 Klasyfikacja robotów ze względu na rodzaj napędu 37 Klasyfikacja robotów ze względu na wykonywane zadania technologiczne 38 3. Budowa robotów przemysłowych 39 Podstawy budowy robotów przemysłowych 39 Roboty monolityczne o szeregowej strukturze kinematycznej 42 Roboty o strukturze kinematycznej przegubowej 42 Roboty o strukturze kinematycznej sferycznej 45 Roboty o strukturze kinematycznej cylindrycznej 46 Roboty o strukturze kinematycznej SC ARA 47 Roboty o strukturze kinematycznej PUMA 48 Roboty o strukturze kinematycznej kartezjańskiej 49 Roboty wielokorbowe 51 Roboty o budowie modułowej i szeregowej strukturze kinematycznej 53 Wiadomości wstępne 53 Aluminiowe profile konstrukcyjne 55 Przykłady budowy modułowej 62 Roboty i manipulatory o strukturach równoległych 66 Manipulatory równoległe o trzech stopniach swobody 67 Manipulatory równoległe o większej liczbie stopni swobody 69 Roboty i manipulatory o strukturach hybrydowych 72 Roboty mobilne 74 Roboty poruszające się po stałym torze jezdnym 74 Autonomiczne roboty mobilne 77 4. Wprowadzenie do kinematyki robotów 82 Elementy struktury kinematycznej robotów przemysłowych 82 Kinematyka robotów o strukturze szeregowej 89 Opis pozycji i orientacji robota 89 Odwzorowania przekształcenia opisów przy przejściu z jednego układu współrzędnych do drugiego 91 Opis kinematyki w notacji geometrycznej 93 Opis kinematyki w notacji Denavita-Hartenberga 98 Kinematyka robotów o strukturach równoległych 106
Kinematyka manipulatora równoległego typu DELTA 106 Kinematyka manipulatora równoległego hexapod 110 Kinematyka robotów mobilnych 113 5. Sterowanie robotów przemysłowych 117 Zadania układów sterowania 117 Reagowanie na działalność operatora 118 Sterowanie w osiach dyskretnych 118 Sterowanie w osiach pozycjonowanych płynnie 119 Sterowanie wejść i wyjść technologicznych 125 Ustalanie kolejności dalszego działania 126 Klasyfikacja układów sterowania 127 Układy sterowania teleoperatorów 129 Programowalne sterowniki logiczne PLC 130 Układy sterowania numerycznego komputerowego 134 Architektura systemu mikroprocesorowego 135 Struktura sprzętowa układów komputerowych CN 138 Oprogramowanie systemowe 141 Sterowanie robotów mobilnych 146 6. Programowanie robotów przemysłowych 152 Wprowadzenie do programowania robotów 152 Programowanie robotów sterowanych PLC 154 Programowanie robotów przez nauczanie 160 Panel sterowania 160 Programowanie on-line robota KUKA KR 125 163 Przykład programowania on-line robota KUKA KR 125 166 Programowanie poza stanowiskiem pracy (off-line) 167 Języki programowania robotów 169 Programy umożliwiające symulację zrobotyzowanego stanowiska 171 Programowanie robotów mobilnych 174 Metoda propagacji fali 176 Metoda diagramu Woronoja 178 Graf widoczności 178 Metoda pól potencjałowych 180 Metoda elastycznej wstęgi 180 Algorytmy mrówkowe jako układ planowania toru ruchu 181 Sieci komórkowe do planowania trasy dla robota mobilnego 183 Oprogramowanie do nawigacji robotów mobilnych 184 7. Napędy robotów przemysłowych 188 Przeznaczenie napędów i zakres ich działania 188 Napędy pneumatyczne 191 Napędy elektrohydrauliczne 195 Napędy elektryczne 200 Napędy prądu stałego z silnikami komutatorowymi 201 Napędy prądu stałego z silnikami bezkomutatorowymi 205 Napędy prądu przemiennego 206 Napędy liniowe 211
Napędy z silnikami skokowymi 214 Przekładnie mechaniczne 217 Przekładnie mechaniczne przekazujące ruch obrotowy 218 Przekładnie mechaniczne do zmiany ruchu obrotowego na postępowy 223 Redukujące przekładnie mechaniczne 225 8. Efektory robotów przemysłowych 232 Zadania urządzeń chwytających 232 Klasyfikacja i charakterystyka urządzeń chwytających 234 Chwytaki mechaniczne 236 Układy napędowe 238 Układy przeniesienia napędu 239 Układy wykonawcze chwytaków 242 Dobór chwytaka mechanicznego z oferty rynkowej 247 Projektowanie mechanizmów chwytaka 251 Chwytaki podciśnieniowe 256 Chwytaki elektromagnetyczne i magnetyczne 262 Narzędzia 264 Sprzęgi efektorów 264 9. Układy sensoryczne 269 Wprowadzenie do układów sensorycznych 269 Układy pomiarowe położenia i przemieszczenia 271 Potencjometr pomiarowy 273 Selsyn przelicznikowy (rezolwer) 274 Induktosyn liniowy i obrotowy 275 Przetwornik obrotowo-impulsowy i liniał kreskowy 277 Tarcze i liniały kodowe 279 Układy pomiarowe prędkości 281 Układy sensoryczne dotyku 282 Czujniki stykowe 282 Przetworniki siły i naprężeń 284 Przetworniki dotykowe typu sztuczna skóra" 285 Układy sensoryczne zmysłu wzroku 288 Zadania układów wizyjnych 288 Układy do identyfikacji położenia przedmiotów 288 Układy wizyjne rozpoznające obrazy 290 Układy sensoryczne w robotach mobilnych 298 Czujniki ultradźwiękowe 298 Interferometr laserowy 299 Skanery laserowe 301 Transponder 302 Żyroskop 303 Sensory obecności 303 10. Sztuczna inteligencja w robotyce 305 Wprowadzenie do systemów sztucznej inteligencji 305 Struktura i funkcje inteligentnych robotów 307 Sieci neuronowe w robotach adaptacyjnych II generacji 312
Budowa sieci neuronowych 312 Sterowanie ruchem robota 316 Zastosowanie sieci neuronowych do rozpoznawania obrazów 317 Sterowanie rozmyte robotów adaptacyjnych II generacji 320 Wprowadzenie 320 Podstawy sterowania rozmytego 321 Przykład sterowania według reguł rozmytych 323 Nawigacja inteligentnych robotów mobilnych III generacji 326 Perspektywy rozwoju robotów inteligentnych 329 Sztuczna inteligencja oparta na zachowaniach 329 Układy sterowania ruchem człowieka a układy sterowania robota 330 Perspektywy przyszłych badań 332 11. Bezpieczeństwo na zrobotyzowanych stanowiskach pracy 334 Uwagi ogólne 334 Zagrożenia na zrobotyzowanych stanowiskach pracy 334 Przyczyny wypadków podczas pracy w systemach zrobotyzowanych 335 Ogólne zasady bezpiecznej integracji robota z systemem 336 Metody zabezpieczania systemów zrobotyzowanych 337 Podział systemów ochronnych 337 Zabezpieczenia sprzętowe poziomu pierwszego 338 Sposoby detekcji obecności człowieka 338 Analiza i ocena metod detekcji 340 Normy dotyczące bezdotykowych urządzeń ochronnych 341 12. Badanie dokładności robotów przemysłowych 347 Definicje pojęć podstawowych 347 Dokładność pozycjonowania i powtarzalność pozycjonowania 351 Dokładność pozycjonowania (AP) 351 Powtarzalność pozycjonowania (RP) 353 Powtarzalność pozycjonowania osiągana z wielu punktów (vap) 354 Badania dokładności robotów 356 Warunki prowadzenia badań 356 Techniki pomiarów podczas badania dokładności robotów 360 13. Zastosowania robotów przemysłowych 363 Aspekty budowy zrobotyzowanych systemów wytwarzania 363 Wprowadzenie do projektowania zrobotyzowanych systemów wytwarzania 364 Najważniejsze cechy projektowania mechatronicznego 367 Robotyzacja stanowisk spawalniczych 369 Zrobotyzowane stanowiska spawania łukowego 369 Zrobotyzowane stanowiska spawania i cięcia laserowego oraz plazmowego 383 Zrobotyzowane stanowiska zgrzewania 386 Zrobotyzowane stanowiska obróbkowe 388 Obrabiarki samoobsługujące się 390 Autonomiczne stacje obróbki tokarskiej 392 Autonomiczne stacje obróbki frezarskiej 398 Roboty wykonujące samodzielnie operacje obróbkowe 403 Zrobotyzowana obsługa pras i kuźniarek 405
Robotyzacja podawania materiału do pras 405 Obsługa pras krawędziowych i giętarek 412 Charakterystyka procesu kucia z punktu widzenia jego robotyzacji 413 Korzyści z robotyzacji pras 414 Robotyzacja stanowisk montażowych 415 Podstawy robotyzacji prac montażowych 415 Konfiguracja zrobotyzowanych stanowisk montażowych 417 Roboty do zadań montażowych 420 Przykłady zrobotyzowanych stanowisk i systemów montażowych 422 Zrobotyzowane stanowiska manipulacji i paletyzacji 425 Robotyzacja procesów malowania 428 Zastosowanie robotów do badania jakości wyrobów 430