Oprema za programiranje industrijskih robota

Kontroler i njegovi dijelovi

Kontroler je ormar u kojem je sve što robotsku ruku čini strojem. U njemu su glavno računalo koje izvodi program, pogonska pojačala koja motorima daju struju, napajanje, sklopovi ulaza i izlaza za povezivanje s okolinom te sigurnosni sklop koji u svakom trenutku može prekinuti napajanje pogona. Uz to su i sučelja za mrežu, za privjesak i, kod većih sustava, za vanjske osi.

Glavno računalo radi tri stvari istodobno. Čita program redak po redak i iz njega stvara zadane položaje, računa iz tih položaja kutove pojedinih osi i taj se izračun ponavlja mnogo puta u sekundi, te prati povratne signale s davača na motorima i uspoređuje ih s onim što je zadao. Ako razlika prijeđe dopušteno, robot se zaustavlja i javlja pogrešku.

Podatak koji se često zaboravlja jest da kontroler čuva položaj osi i kada je isključen, uz pomoć baterije. Kada ta baterija oslabi, robot nakon uključenja ne zna gdje se nalazi i sve naučene točke postaju neupotrebljive dok se ne provede ponovno referenciranje. Zamjena baterije zato spada u redovito održavanje, a ne u popravak.

Privjesak za učenje

Privjesak za učenje ručna je upravljačka jedinica povezana s kontrolerom kabelom ili bežično. Njime se robot pomiče ručno, uče se točke, uređuje se program, prati se stanje ulaza i izlaza i potvrđuju se poruke o pogreškama. Izvedbe se razlikuju, ali su dijelovi svugdje isti.

• Zaslon prikazuje program, popis točaka, stanje osi i poruke. Kod novijih izvedbi zaslon je osjetljiv na dodir, pa se dio tipki preselio u sučelje.
• Tipke za gibanje osi pomiču robot po pojedinoj osi ili po pojedinoj koordinati, ovisno o odabranom koordinatnom sustavu.
• Upravljačka palica omogućuje istodobno gibanje u više smjerova, s brzinom koja ovisi o otklonu. Za precizno primicanje obratku palica je prikladnija od tipki.
• Birač načina rada, obično s ključem, određuje je li sustav u ručnom ili automatskom radu.
• Tipka za zaustavljanje u nuždi, crvena gljiva na žutoj podlozi, prekida napajanje pogona neovisno o programu.
• Sklopka mrtvog čovjeka na stražnjoj strani, u dosegu prstiju ruke koja privjesak drži.
• Tipka za pokretanje i zaustavljanje programa te tipke za korak naprijed i korak natrag pri ispitivanju.

Privjesak je i sigurnosni uređaj, ne samo upravljački. Zato se ne ostavlja u ćeliji kada nitko u njoj ne radi: ako je privjesak unutra, a vrata zatvorena, tipka za zaustavljanje u nuždi nedostupna je onome tko stoji vani.

Načini rada i sklopka mrtvog čovjeka

Upravljački sustav ima nekoliko načina rada, a birač se u pravilu zaključava ključem kako se način ne bi mijenjao usput. U ručnom radu sa smanjenom brzinom robot se pomiče s privjeska, program se izvodi korak po korak ili neprekidno, ali je brzina vrha alata ograničena. To je način u kojem se uče točke i u kojem se program prvi put ispituje, i jedini u kojem se smije biti unutar ograde.

U ručnom radu s punom brzinom robot se u ograničenim uvjetima smije kretati programiranom brzinom, radi provjere vremena ciklusa i ponašanja u punom radu. Taj način nije predviđen za redovito programiranje i na mnogim je sustavima dodatno zaključan. U automatskom radu program pokreće nadređeni sustav ili operater izvana, zaštitna vrata moraju biti zatvorena, a privjesak nije potreban.

Sklopka mrtvog čovjeka ima tri položaja i u tome je njezina bit. Kada je otpuštena, pogoni su isključeni. Kada je pritisnuta do sredine, pogoni su uključeni i robot se može gibati. Kada je stisnuta do kraja, pogoni se ponovno isključuju. Srednji položaj je jedini radni, i to je namjerno: čovjek koji se prestraši instinktivno ili pusti ili stisne, a oba odgovora zaustavljaju robot.

Sklopka djeluje samo u ručnim načinima rada. U automatskom radu ona nema funkciju jer se unutar ograde tada ionako ne smije biti. Držanje sklopke traži pažnju: nakon dulje stanke ili pri pojavi pogreške mnogi sustavi traže da se sklopka otpusti i ponovno pritisne, kako se ne bi dogodilo da netko naslonjenim privjeskom trajno drži pogone uključenima.

Ograničenje brzine i sigurnosni krug

Pri ručnom radu unutar ograde brzina vrha alata ograničena je na 250 mm/s. Vrijednost nije proizvoljna: to je brzina pri kojoj čovjek u pravilu stigne uočiti gibanje i izmaknuti se ili otpustiti sklopku. Ograničenje se nadzire u sigurnosnom dijelu upravljanja, a ne u programu, pa se ne može zaobići izmjenom naredbe brzine.

Osim brzine, ručni rad ograničava i ono što se prikazuje na privjesku: postotak brzine koji operater bira odnosi se na već ograničenu vrijednost. Postavka 100 % u ručnom radu sa smanjenom brzinom ne znači punu brzinu robota nego puno dopušteno pri ručnom radu. Pri prvom ispitivanju programa uobičajeno je raditi na 10 do 25 %, jer i 250 mm/s u skučenom prostoru može biti previše.

Sigurnosni krug povezuje sve uređaje koji smiju zaustaviti robot: tipke za zaustavljanje u nuždi, sklopku vrata ograde, svjetlosnu zavjesu, sklopku mrtvog čovjeka i nadzor brzine. Izveden je dvokanalno, što znači da se svaki signal vodi dvama neovisnim putovima i da se stalno uspoređuju. Kvar na jednom kanalu otkriva se odmah i sustav prelazi u sigurno stanje.

Zaustavljanja se razlikuju po tome kako se pogon prekida. Pri zaustavljanju u nuždi napajanje pogona odmah se prekida i robot se zaustavlja kočnicama. Pri zaštitnom zaustavljanju robot se najprije upravljano zaustavi po putanji i tek se zatim isključe pogoni; tako se izbjegava nepotrebno trošenje kočnica i odstupanje od putanje. Oba se zaustavljanja moraju potvrditi prije nastavka rada, a nastavak se nikada ne događa sam od sebe.

Osnovni programski elementi

Bez obzira na jezik, program se gradi od malog broja osnovnih elemenata. Njih četiri dovoljno je za većinu jednostavnih zadataka.

Gibanje dovodi alat na zadano mjesto. Zadaje mu se vrsta, brzina i točnost dolaska, kako je opisano u prethodnoj jedinici. Čekanje zaustavlja izvođenje na zadano vrijeme ili do pojave signala. Čekanje na vrijeme koristi se za kratke stanke pri stezanju, a čekanje na signal svugdje gdje postoji povratna informacija. Postavljanje izlaza uključuje ili isključuje vanjski uređaj, najčešće ventil prihvatnice. Čitanje ulaza provjerava stanje senzora: je li obradak prisutan, je li prihvatnica stegnuta, je li stroj spreman. Brojilo pamti koliko je komada obrađeno ili na kojem se mjestu u sloju palete nalazimo.

! osnovni elementi u jeziku RAPID
MoveL pUzimanje, v100, fine, tPrihvatnica;   ! gibanje
SetDO doStegni, 1;                           ! postavljanje izlaza
WaitDI diStegnuto, 1;                        ! citanje ulaza, cekanje na signal
WaitTime 0.3;                                ! cekanje na vrijeme
nBrojac := nBrojac + 1;                      ! brojilo

Redoslijed u ovom isječku nije slučajan. Izlaz se postavlja tek kada je robot na mjestu, a sljedeće gibanje kreće tek kada ulaz potvrdi da je prihvatnica stvarno stegnula. Program koji izostavi provjeru ulaza i samo pričeka pola sekunde radit će dok sve ide dobro, a zakazat će prvi put kada ventil reagira sporije.

Napredni programski elementi

Čim zadatak prestane biti niz uvijek istih koraka, potrebni su elementi koji unose odluku i ponavljanje.

Uvjet dijeli tijek programa prema stanju signala ili vrijednosti varijable. Petlja ponavlja niz koraka zadani broj puta ili dok uvjet vrijedi; upravo se njome rješava slaganje na paletu. Potprogram izdvaja zaokružen dio posla pod vlastitim imenom, pa se glavni program čita kao popis radnji. Prekid omogućuje da se na pojavu signala odmah izvede unaprijed zadan postupak, bez obzira na to gdje se program nalazi. Obrada pogreške određuje što se događa kada nešto pođe po zlu: kada obradak nedostaje, kada prihvatnica ne potvrdi stezanje ili kada stroj ne javi spremnost.

! uvjet, petlja i obrada pogreske
IF diObradakPrisutan = 1 THEN
    UzmiKomad;
ELSE
    TPWrite "Nema obratka na mjestu uzimanja";
    Stop;
ENDIF

FOR i FROM 1 TO 6 DO
    OdloziNaPaletu i;
ENDFOR

WHILE diStrojSpreman = 0 DO
    WaitTime 0.2;
ENDWHILE

Napredni elementi ne unose se svi odjednom. Razuman redoslijed jest: najprije program koji radi ravno, bez odluka; zatim uvjeti koji provjeravaju ono što se stvarno može dogoditi; zatim potprogrami radi preglednosti; i tek na kraju prekidi i obrada pogrešaka. Obrnut redoslijed daje program koji je složen prije nego što je dokazano da uopće radi.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.