robot incisore

Prima che mi dimentichi vi faccio vedere questo filmato davvero interessante che ho messo da parte:

https://www.youtube.com/watch?v=quN37YskoaM

Che ne pensate? Fantastico no? Mi immagino tanti di questi robottini che lavorano grosse superfici, magari nelle grosse navi, comunque in cui sarebbe antieconomico costruire una macchina cnc tradizionale. Se poi dotassimo il robottino di un sistema come questo:

http://www.techeblog.com/index.php/tech-gadget/wall-spider

il robottino potrebbe anche arrampicarsi sulle superfici verticali e incidere o pulire le grosse superfici già costruite, che so la chiglia di una nave o la facciata di un palazzo, la torre heiffel? Vado al lavoro che è meglio, sto già volando troppo con la fantasia

Credo che dei magneti non siano una buona soluzione, si lo manterebbe attaccato alla superficie metallica, ma scivolerebbe, o almeno ci vorrebbe molta forza perchè l'attrito eviti di scivolare, io opterei per una mini pompa a pressione, e poi anderebbe anche sulle superfici non metalliche. Tutto sommato sarebbe un'ottima idea, e non solo nei campi da voi citati, anche nella demolizione, nel salvataggio di persone sotto la neve o sotto delle macerie, ispezionare palazzi in cerca di crepe o altro, troverebbe lavoro ovunque questo robottino

Le applicazioni sono molto interessanti ma purtroppo i problemi che sistemi di questo tipo comportano sono enormi. Ne elenco alcuni:

1) Autonomia: Un robot con una fresa di potenza adeguata alimentata a batteria quanta autonomia ha?

2) Accuratezza: Nelle macchine utensili si ricorre a guide costruite in modo tale da assicurare delle tolleranze davvero basse. Un robot come quello invece ricorre, sia come punto di appoggio che come attuatori di movimento, a sistemi basati su leve. Questo significa che un piccolo errore nell'angolo di rotazione del servomotore causa uno spostamento sulla fresa aumentato di diverse volte. Questo rende il sistema poco accurato abbassando anche la ripetibilita'. Negli spostamenti ampi l'errore puo' diventare molto grande.

3) Superfici verticali: Ha ragione Lawrence, si deve ricorrere ad magneti. Per la precisione a magneti potenti per assicurare un forte "ancoraggio) sulla parete. Sistemi a ventosa o ad aspirazione non sono adatti. Il primo per via di superfici ruvide, porose ecc... Il secondo perche' c'e' la possibilita' che nel canale di aspirazione finiscano i trucioli con conseguenze incerte. L'uso di magneti pero' comporta l'uso di appropriati attuatori in grado di generare la giusta potenza necessaria a staccare la zampetta. La soluzione potrebbe essere quella di ricorrere a elettromagneti ma aumenta il consumo moltissimo con conseguente riduzione dell'autonomia. Inoltre magneti ed elettromagneti aumentano il peso dell'insieme.

Lo vedo piu' come robot da sabotaggio che da riparazione in effetti. Se fosse in grado di scavare buchi ed infilarsici lo proporrei alla difesa XD.

Rimane comunque un'applicazione davvero interessante.

Ho pensato anche io al problema dell'ancoraggio sicuro delle zampette, addirittura nel video si vede la zampa sinistra che slitta sulla base, tuttavia la scultura riesce bene, sembra non esistano perdite di passo sull'oggetto finito, molto strano.
Comunque si potrebbe risolvere il problema usando sensori di posizione della testa della fresa in modo da correggere piccoli spostamenti, ma sarebbe davvero complicato.

Ora che ci penso diverso tempo fa ho letto un'articolo sullo studio di piccoli robot, che sfruttano la tecnologia mems mi pare si chiami, si trattava di robottini davvero minuti, un cubetto di qualche cm di lato, mosso da micromotori piezoelettrici capaci di spostamenti millesimali. Si pensava di sfruttare questi affarini per la costruzione di microprocessori e integrati, poggiando il robottino direttamente sulla superficie, insomma una roba simile a questa ma più piccolo e con precisione molto maggiore.

Dunque, la microfresa dovrebbe allora muoversi indipendentemente dal corpo del robot. Mi spiego, il robot dovrebbe spostarsi sulle zampette per dare un posizionamento approssimativo. Fatto questo potrebbe ancorarsi alla superficie. A quel punto la microfresa potrebbe allinearsi con precisione ed accuratezza e fare il lavoro necessario in quella zona.
Il problema diventa allora l'allineamento della fresa rispetto al lavoro svolto nei precedenti posizionamenti. In pratica ogni volta che il robot si muove sulle zampette e si "riattacca" alla superficie la fresa dovrebbe riposizionarsi la dove il lavoro era stato in precedenza terminato. Servirebbe quindi creare dei punti di riferimento e consentire al robot di riallinearsi con gli stessi.
Aggiungo che probabilmente una migliore collocazione per la fresa e' il centro del robot e non una delle estremita'. Questo dovrebbe dare maggiore stabilita' all'insieme.
Naturalmente stiamo discutendo su come ridurre l'errore nella lavorazione di grandi superfici. Finche' il robot resta sullo stessa area di lavoro e' solo questione di meccanica di buona fattura, servi di buona qualita' ecc...


Da questo video si capisce un po' meglio...

http://it.youtube.com/watch?v=7hEXwyJ2B78&feature=related

Edited by Hellblow - 9/11/2008, 12:55

Uhm, si vero bella idea, mettendo il gruppo fresa al centro, con una corsa degli assi ridotta rispetto alla base delle zampe, e ancorandolo, avremmo molti vantaggi, si potrebbero usare dei magneti fissi e poco potenti sulle zampe, sollevando una sola zampa alla volta il robot dovrebbe stare ancorato alla base senza problemi, mentre fissiamo il gruppo fresa con una elettrocalamita molto potente, così il tutto resta ben fermo. Resta però il problema dello spostamento tramite le zampe, di sicuro è un sistema poco preciso anche usando dei riferimenti fissi, io studierei qualcosa che si muove tramite ruote.


Caspita certo che fa davvero impressione vederlo funzionare! Il cerchio l'ha fatto da cani però.

Tramite ruote hai il problema di non poter lavorare superfici convesse o concave a meno di complicare di molto la meccanica...
Gli esapodi hanno il vantaggio di riuscire a muoversi bene su superfici non regolari e durante la lavorazione la superficie diventa di sicuro irregolare.

Certo con un robottino di questo non puoi farci ingranaggi o assi ma lavorazioni superficiali come quelle decorative si. Si potrebbe pensare anche alla cooperazione di piu' robot in grado di saldare, fresare e trasportare pezzi. In questo caso controllerei tutto tramite wireless da un unica postazione remota. Quindi i robottini avrebbero poca "intelligenza" ma questo semplificherebbe di molto l'elettronica del singolo robot ed inoltre consentirebbe di realizzare un software di controllo molto complesso.

Vero le ruote sono poco adattive. E se usassimo molte ruote montate ognuna su un braccio regolabile?
Verrebbe una via di mezzo tra un ragno e un cingolato, un pò come i robottini inviati su marte.

Eh si, sicuramente bisogna usarne diversi in cooperazione, il lavoro sarebbe molto più veloce. Non avevo pensato alla possibilità di saldare e trasportare i pezzetti, eh si, davvero interessante caspita!
Secondo me non è nulla di troppo complicato meccanicamente, si potrebbe fare anche oggi, il problema riguarda il software, e trovare un sistema potente e poco dispendioso in termini di energia per sostenere il coso in posizione.
Si potrebbe risolvere con dei cavi ombelicali sottili, anche se nel caso di più robot verrebbe un macello inestricabile di cavi

Eh! Il problema è sempre il solito, bisogna proprio inventare un sistema di alimentazione piccolo, leggero e molto potente, qualcosa tipo 2-3 kw/h della dimensione di un pacchetto di sigarette

Per l'alimentazione basta che i robot siano in grado di raggiungere un punto di approvvigionamento per ricaricare gli accumulatori. Si puo' scendere a circa 15 minuti (probabilmente anche meno) credo, per ricaricare completamente il pacco di accumulatori. Ricorrendo a piu' robot questi possono lavorare secondo dei turni per assicurare la continuita' del lavoro.
Da escludersi le ruote per i motivi sopra esposti.
In fondo i servi per il movimento consumeranno davvero poca energia. Quello che invece e' realmente problematico e' il blocco relativo alla fresa. Anche riguardo il wireless non dovrebbero esserci problemi di alimentazione perche' si puo' sviluppare un protocollo di trasferimenti dati che, una volta posizionato il robot, si occupi di inviare il GCODE necessario al funzionamento della fresa. Di li in poi il robot contattera' la centrale solo a lavoro terminato per avere ulteriori istruzioni.
Altro problema sono i trucioli. Infatti i trucioletti formatisi dalla fresatura (date le potenze in gioco parlerei piu' di polvere XD) devono essere rimossi da un opportuno sistema integrato nel robot.
Utile anche una microtelecamera per monitorare il lavoro, nel caso in cui sia necessario.
Per il software non c'e' problema, diciamo che mi arrangio con queste cose nel caso di un tentativo di realizzazione.
Niente cavi comunque.

In ogni caso prima di metter le mani su cose che porterebbero via parecchio tempo credo sia importante valutare la reale utilita' del robot. Sicuramente l'uso su strutture gia' montate in punti inaccessibili o difficilmente accessibili per via di spazio potrebbe giustificare la cosa. Volendo pero' migliorare l'accessibilita' e' necessario che la testa fresante sia disposta ad una estremita', purtroppo.

Come vedi c'e' molto su cui riflettere e parecchie scelte da fare. Sicuramente partirei dalla scelta del punto in cui posizionare la fresa e dalla progettazione di quest'ultima. Dovrebbe essere davvero piccola e compatta, a 3 assi (l'ideale sarebbe 4) e con possibilita' di cambiare l'utensile in automatico, naturalmente (magari da una postazione fatta su misura). Poi passerei ad un sensore che mi consenta un riposizionamento preciso della stessa (vedi post precedenti). Solo dopo progetterei il robot tutto intorno alla stessa considerando fattori come equilibrio e bilanciamento. Il movimento dello stesso potrebbe essere sfruttato per cambiare gli angoli di incidenza della fresa. Inoltre sarebbe utile un sensore giroscopico sullo chassis del robot in modo da rilevare eventuali inclinazioni. Il robot dovrebbe essere in grado di rimettersi in posizione di lavoro anche a seguito di ribaltamenti accidentali.

Tu stai già valutando la realizzazione pratica?
Beh si in effetti bisognerebbe prima valutare la reale utilità di una cosa del genere, il progetto richiederebbe sicuramente tempo e qualche soldino, se ci fosse la possibilità, anche solo teorica di venderlo a qualcuno ci si potrebbe anche provare.

Innanzi tutto, lo vedrei utile solo in caso di grosse superfici già montate, dove è molto difficile o impossibile usare altre macchine, la fresatura forse è troppo banale nel senso che è inutile avere tanta precisione su grosse superfici, cosa gli facciamo fare poi?
Secondo me sarebbe molto utile usarli per la pulizia fine, o per la verniciatura decorativa ad esempio per la realizzazione di grosse scritte sulla solita chiglia o magari sulle sponde di autotreni, ma avendo una buona precisione anche sulle automobili.
La precisione necessaria per una aereografia non è tanto alta, per la pulizia praticamente nulla.

Alla stazione di ricarica non avevo pensato, si anche questo problema è risolto, in 15-30 minuti dovremmo ricaricare completamente le batterie, certo bisognerebbe usare ni/mh le litio forse soffrirebbero troppo a tante ricariche rapidissime e ravvicinate.

Per i truccioli non vedo problemi, io mi immagino un uso verticale, dove i truccioli cadrebbero da soli.

Se sei esperto di programmazione abbiamo risolto parecchie cose, però sarà davvero un lavoraccio, il gcode del lavoro globale andrebbe diviso in tanti quadretti, calcolate le coordinate dei vertici, posizionare ogni robottino nel punto di origine di ogni porzione, gestire le traiettorie di ogni robottino per evitare scontri, oltretutto gestire il ritorno alla base di ricarica, etc, io (se fossi capace) impazzirei

Però resta ancora da studiare il sistema per mantere il coso appiccicato alla struttura molto saldamente e contemporaneamente dargli la possibilità di muoversi, sicuramente servono magneti permanenti per risparmiare energia, si potrebbe usare un sistema a leva sulla base calamitata in modo da sollevarla in modo obliquo prima che la zampa si sollevi. In pratica userei due calamite a forma di mezzo disco con al centro la leva incernierata ad un lato e azionata da un tirante o magari da una vite senza fine che già di suo ha un forte demoltiplica, in questo modo riusciamo a fare molta forza impiegando poca potenza, anche se il sistema non sarebbe velocissimo, ma tanto dovrebbe intervenire solo al momento in cui la zampa si solleva.