Automazione Oggi 452

Robotica AUTOMAZIONE OGGI 80 | MARZO 2024 AUTOMAZIONE OGGI 452 D a quando i robot industriali sono stati introdotti negli anni ‘50, sono cambiate in modo radicale sia le specifiche di progetto che i meto- di di realizzazione. Originariamen- te, il loro impiego era focalizzato ad assolvere compiti ripetitivi di presa e deposito di ogget- ti, con requisiti di precisione poco stringenti. In seguito, l’accuratezza nell’esecuzione delle traiettorie è aumentata attraverso meccaniche più leggere, azionamenti elettrici, riduttori di precisione, tutto gestito da controllori più mo- derni, in grado di eseguire programmi di con- trollo delle traiettorie più avanzati. Scostamenti di traiettoria inferiori a 1 mm sono oggi molto comuni; tuttavia, vi è una compren- sibile difficoltà nel momento in cui sono richie- ste prestazioni ancora più precise. Sono diverse le applicazioni che richiedono un livello di accu- ratezza inferiore a 0,1 mm, per esempio il taglio e la saldatura laser, le tecnologie di coating o la stampa 3D, dove gli spessori di ricopertura richiedono uniformità o misure molto precise. In materia di precisione, i progettisti si sono per lo più concentrati sui sistemi meccanici, in modo da renderli il più possibile vicini a un sistema ideale. Oggi, il trend tecnologico si concentra sulla maggiore capacità di calcolo e sulla tecnica di misura, finalizzate ad aumentare la precisione del controllo. Le caratteristiche e le imprecisioni del sistema meccanico pos- sono essere integrate nel sistema di controllo in modo da consentire una previsione di sco- stamento dal modello previsto. Focalizzarsi sulla calibrazione dei robot e sulle funzioni di compensazione ha generato i migliori risultati, specie nella produzione di serie. La validazione dei robot, indispensabile per la precisione finale La norma ISO 9283 definisce metodi di misura e criteri di calcolo riguardo a diversi aspetti della precisione. Questo standard specifica parametri sia statici, sia dinamici e consente di comparare facilmente la caratterizzazione dei robot, anche di diversi costruttori. Inoltre, definisce una pro- cedura di validazione correlata a formule pre- cise per il calcolo delle prestazioni di precisione. Tuttavia, questi standard rispondono in modo generico ai requisiti di precisione e non sono completamente adeguati ai diversi livelli richie- sti dalle singole applicazioni. Per questo motivo occorre determinare altri fattori, quali lo spazio di lavoro, la forma delle traiettorie e le velocità richieste. È pertanto indispensabile effettuare verifiche incrociate sulle prestazioni di preci- sione raggiunte nell’ambiente di esecuzione dell’applicazione. Fattori fondamentali per incrementare la precisione dei robot Raggiungere la precisione richiesta per i movi- menti di un robot o per una specifica applica- zione, minimizzando l’impegno progettuale e, di conseguenza, l’impatto economico, richiede una profonda conoscenza dei fattori che inci- dono sulla precisione, quali la geometria del robot e le caratteristiche degli organi meccanici. Per generare un modello di compensazione affidabile i progettisti devono essere in grado di individuare con esattezza gli elementi critici della catena cinematica, alcuni dei quali pos- sono avere un effetto significativo sull’accura- tezza finale; nello specifico si parla di: geometria del robot; organi meccanici come i riduttori e le relative prestazioni in termini di elasticità, gio- chi all’inversione del moto, isteresi o attriti sugli ingranaggi; limitata rigidità dovuta a elasticità dei giunti o limiti dei cuscinetti; errori dei servo- attuatori; vibrazioni. Per ottimizzare il modello di compensazione, l’incidenza dei singoli fattori è strettamente legata al tipo di cinematica. È pertanto molto importante identificare i fattori più significativi per poter creare un modello di compensazione affidabile e specifico per ogni applicazione. Oc- corre anche tenere presente che maggiore sarà il numero di parametri da inserire nel modello di compensazione, maggiore sarà la complessità per effettuare la calibrazione e la validazione del modello stesso. Inoltre, un modello di compen- sazione complesso e con molti parametri può risultare inaffidabile e inefficace, con il conse- guente peggioramento della precisione finale. Obiettivi dell’accuratezza La caratterizzazione dell’accuratezza di un robot è un’operazione di per sé complessa, poiché esistono differenti specifiche che dipendono Andrea Todero Calibrazione e precisione nei robot Keba propone Kemro X, la soluzione hardware e software per l’analisi, la simulazione, il controllo e la calibrazione dei robot La norma ISO 9283 definisce metodi di misura e criteri di calcolo riguardo a diversi aspetti della precisione dei robot