Robotica

La manutenzione dei sistemi robotizzati: accorgimenti e problemi

I robot industriali sono meccanismi multifunzionali, progettati per spostare materiali, strumenti o dispositivi specializzati, attraverso movimenti programmati variabili per eseguire una varietà di compiti.

Un sistema di robot industriali comprende anche tutti i dispositivi e/o i sensori necessari per il robot, per eseguire i suoi compiti e per sequenziare o monitorare le interfacce di comunicazione.

Tipi e classificazione dei robot

I robot industriali sono disponibili in commercio in una vasta gamma di dimensioni, forme e conformazioni. Sono progettati e fabbricati con differenti configurazioni di design e un diverso numero di assi o gradi di libertà. Questi fattori del design di un robot influenzano il suo involucro lavorativo (il volume di lavoro o di raggiungere lo spazio).

I robot sono generalmente utilizzati per eseguire operazioni diverse come la movimentazione dei materiali, l’assemblaggio, la saldatura ad arco, la saldatura a resistenza, le funzioni di carico e scarico della macchina utensile, verniciatura e irrorazione.

La maggior parte dei robot sono configurati per un’operazione mediante la tecnica di insegnamento e ripetizione. In questa modalità, un operatore addestrato (programmatore) utilizza in genere un dispositivo di controllo portatile (un pendente di apprendimento) per insegnare a un robot il suo compito manualmente.

Le azioni del robot durante queste sessioni di programmazione sono lente. Questa istruzione include considerazioni sulla sicurezza, necessarie per usare correttamente il robot e utilizzarlo automaticamente insieme ad altre apparecchiature periferiche.

Manutenzione

La manutenzione dovrebbe avvenire durante il normale e periodico programma di ispezione per un sistema robotizzato. I programmi consigliati sono essenziali per ridurre al minimo i rischi derivanti da malfunzionamento dei componenti, rotture e movimenti oppure azioni imprevedibili da parte del robot o di altre apparecchiature del sistema.

Per garantire una corretta manutenzione, si raccomanda di farla eseguire periodicamente dal personale specializzato in queste attività. L’operatore del sistema deve essere protetto da tutti i rischi durante le operazioni eseguite. Quando il robot funziona automaticamente, tutti i dispositivi di sicurezza devono essere attivati. La corretta selezione di un efficace sistema di salvaguardia robotizzato dovrebbe basarsi su un’analisi dei rischi delle operazioni di utilizzo, programmazione e manutenzione del sistema robot.

Tra i fattori da considerare vi sono i compiti che un robot sarà programmato per eseguire, tra cui: programmare procedure, condizioni ambientali, posizione e requisiti di installazione, manutenzione programmata e non programmata, eventuali malfunzionamenti del robot e del sistema, normale modalità operativa e tutte le funzioni e le mansioni del personale.

Un sistema di sicurezza efficace protegge non solo gli operatori, ma anche ingegneri, programmatori, addetti alla manutenzione e qualsiasi altro che lavori con sistemi robotici e potrebbe essere esposto a rischi associati al funzionamento di un robot. Può essere utilizzata una combinazione di metodi di salvaguardia.

I sistemi di ridondanza e di backup sono particolarmente raccomandati, in particolare se un robot o un sistema robot funziona in condizioni di pericolo o manipola materiali pericolosi. I dispositivi di protezione impiegati non devono comportare alcun rischio.

Configurazioni di design del braccio del robot

I robot sono controllati attraverso l’uso di sensori che controllano continuamente i suoi assi e i relativi componenti per posizione e velocità.

Percorso da punto a punto

I robot progettati e controllati in questo modo sono programmati per spostarsi da un punto discreto all’altro all’interno dell’involucro di lavoro. Nella modalità di funzionamento automatica, il percorso esatto preso dal robot varia leggermente a causa delle variazioni di velocità, geometrie articolari e posizioni spaziali puntuali.

Percorso controllato

Il percorso o la modalità di movimento assicura che la fine del braccio del robot segua un percorso e un orientamento prevedibili (come il robot viaggia da un punto all’altro). Le trasformazioni di coordinate necessarie per questa gestione hardware sono calcolate dal computer del sistema di controllo del robot.

Le osservazioni risultanti da questo tipo di programmazione sono meno probabili a rappresentare un pericolo per il personale e le attrezzature.

Percorso continuo

Un robot il cui percorso è controllato memorizzando un numero elevato o una successione ravvicinata di punti spaziali nella memoria durante una sequenza di insegnamento, è un robot a percorso continuo controllato.

Durante questo tempo, e mentre il robot viene spostato, i punti di coordinate nello spazio di ciascun asse vengono continuamente monitorati su una base temporale fissa, ad esempio 60 o più volte al secondo, e inseriti nella memoria del computer del sistema di controllo.

Componenti del robot

I robot industriali hanno quattro componenti principali: l’unità meccanica, la fonte di alimentazione, il sistema di controllo e gli strumenti.

Unità meccanica

Il braccio manipolatore del robot è l’unità meccanica. Questa unità è anche composta da un telaio strutturale fabbricato con un supporto di collegamenti meccanici e giunti, guide, attuatori (lineari o rotativi), valvole di controllo e sensori. Le dimensioni fisiche, il design e la capacità di trasporto del peso dipendono dai requisiti dell’applicazione.

Fonti di energia

L’energia viene fornita a vari attuatori di robot e ai relativi controllori sotto forma di alimentazione pneumatica, idraulica o elettrica.

Le unità del robot sono in genere combinazioni meccaniche alimentate da questi tipi di energia e la selezione è in genere basata sui requisiti dell’applicazione. Ad esempio, la potenza pneumatica (aria a bassa pressione) viene generalmente utilizzata per robot con peso ridotto.

La trasmissione idraulica di potenza (olio ad alta pressione) viene solitamente usata per applicazioni di forza o peso medio-alte, o dove è possibile ottenere un controllo del movimento più fluido rispetto a quello pneumatico. Si dovrebbero prendere in considerazione i potenziali rischi di incendi dovuti a perdite se si utilizzano oli a base di petrolio.

I robot ad alimentazione elettrica sono i più diffusi nel settore. L’energia elettrica CA o CC viene utilizzata per fornire energia a meccanismi di azionamento elettromeccanici a motore e ai rispettivi sistemi di controllo. In caso di emergenza un robot ad alimentazione elettrica può essere arrestato o spento in modo più sicuro e veloce rispetto a quelli con alimentazione pneumatica o idraulica.

Sistemi di controllo

La programmazione dei controller può essere eseguita on-line o presso stazioni di controllo remote off-line con trasferimento elettronico dei dati dei programmi tramite cassette, floppy disk o modem telefonico.

La capacità di auto-diagnostica per la risoluzione dei problemi e la manutenzione riduce notevolmente i tempi di fermo del sistema robot.

Alcuni controller di robot hanno una capacità sufficiente, in termini di potenza computazionale, efficienza di memoria e ingegno di input-output di servire anche come controller di sistema e di gestire molte altre macchine e processi.

La programmazione di controllori e sistemi di robot non è stata standardizzata dall’industria della robotica; pertanto, i produttori utilizzano dei linguaggi di programmazione, che richiedono una formazione specifica del personale.