Proiect Robotul SCARA Master [PDF]

Zitiervorschau

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

U nive r s it ate a POL IT EHN ICA d in Bu cu re şt i Facultatea de Ingineria Mecanica si Mecatronica Programul de studii

Mecanica de Precizie

Proiect Robotica de precizie II

Student:Florea Marius

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Cuprins 1 Introducere 1.1 Descrierea unui robot. 1.2 Avantajele si dezavantajele folosirii robotilor 1.3 Despre roboti 1.4 Robotul SCARA 1.5 Structura geometrică a sistemului mecanic în functie de spatiul de lucru 1.6 Sistemul de actionare al robotilor industriali 1.7 Clasificare din punct de vedere al generarii traiectoriei: Roboti cu pozitionare continua Cap.2 Alegerea solutiei constructive. Tema proiectului Cap. 3. Descrierea si functionarea solutiei. Cap.4 Proiectarea asistata de calculator a structurii robotice. 4.1 Subansamblul parte fixa 4.2 Subansamblul brat 1 4.3. Subansamblul antrenare brat 1 4.4. Subansamblul brat 2 4.5 Subansamblul antrenare braŃ 2 4.6. Subansamblul element 3 4.6. Subansamblul antrenare element 3 4.7. Subansamblul element 4 4.8 Subansamblul antrenare surub Cap 5. Alegerea si dimensionarea motoarelor Cap 6 Simularea si modelarea structurii Cap. 7 Analiza folosind FEM Anexe

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Robotul SCARA Capitolul 1: Introducere 1.1 Descrierea unui robot

Robotul industrial reprezintă un sistem fizic, programabil ce este capabil să realizeze diferite operațtii și secvențe de operații de manipulare a unor scule, piese sau subansamble. În funcție de operațiunea pentru care au fost creați, roboții industriali se împart în: 1. roboți SCARA - specifici pentru operații de ridicare și așezare a diferitelor obiecte; 2. roboți cartezieni - aceștia permit ridicarea și plasarea obiectelor ce nu necesită orientare, sau pot fi preorientate. 3. roboți cu șase grade de libertate. Oricare dintre acești roboți poate fi redus la elementele constituente, și anume:    

spațiu de operare; sursa de energie; sursa de informație; robotul;

1.2 Avantajele si dezavantajele folosirii robotilor

a) Avantaje:

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014 

Un robot poate face ceea ce un om nu poate realiza el inlocuind forta umana foarte precis din punct de vedere al caracteristicilor:forta, precizie,rezistenta la oboseala;



Robotii sunt folositi in misiunile de spionaj in domeniul militar.Asadar ei pot fi trimisi acolo unde omul ar putea avea dificultati sau ar fi prea periculos pentru a monitoriza anumite zone de interes.



Ofera informatii pe care omul nu le poate obtine;



Poate munci non-stop fara sa oboseasca sau sa scada viteza de lucru;



Poate capta imagini la o viteza avansata. Detectorul Atlas in cadrul proiectului LHC poate capta ~ 600.000 de cadre pe secunda in timp ce ochiul uman poate observa doar 60. (etc...)

b) Dezavantaje: 

Costurile de fabricatie care sunt foarte mari pentru a realiza un robot performant si care sa usureze munca omului, si sa ofere precizia dorita.



Are nevoie de intretinere permanenta si energie;

1.3 Despre roboti



... termenul de robot provine din limba cehă („robota”) şi semnifică „muncă grea”? Robotul a apărut prima dată în filmul R.U.R. din 1921, în care maşinăria se răzvrăteşte şi îşi ucide creatorii.



... totuşi, şi în viata reală robotii au omorât oameni? Prima „crimă” produsă de o maşinărie „malefică” a avut loc în 1981, la fabrica Kawasaki din Japonia. Un muncitor a murit după ce un

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

robot l-a aruncat într-o instalatie de rectificat (maşină-unealtă ce prelucrează mecanic prin aşchiere o suprafață metalică). Nu vă imaginati un robot inteligent şi biped ca „Terminator”, ci un brat robotic care a fost folosit necorespunzător de către victimă. 

... numărul total al robotilor industriali ce sunt folositi în fabrici se ridică la peste un milion de exemplare?



... Leonardo da Vinci a schitatplanurile unui humanoid în 1495?Tot el a creat, pentru divertismentul nobililor, un robot ce era actionat printr-un sistem de pârgii şi scripeti. În onoarea sa, un robot „chirurg”, unul dintre cele mai performante de până acum, îi poartă numele: „Robotul DaVinci”.



... armata americană foloseşte nu mai putin de 4000 de roboti? Aceştia sunt replici la scară mai mică a tancurilor. Deplasarea se realizează, de obicei, cu ajutorul şenilelor, iar robotii au un brat pe care pot fi amplasate diferite obiecte (camere de filmat, senzori). Dar nici unul nu este automat, toti suntteleghidati de către oameni.



... primul robot humanoid a apărut în 1939 şi se numea Elektro? Construit de către cei de la Westinghouse, robotul avea o înăltime de 2 metri şi putea reproduce 700 de cuvinte.



... Winebot, construit de către japonezii de la NEC System Technologies, poate recunoşte cu ajutorul „mirosului” diferite tipuri de vin sau brânză? În bratul stâng, robotul are un spectometru cu care analizează vinul. Astfel îi determină compozitia chimică. Şi cum fiecare fel de mâncare are un amestec specific de ingrediente, aflate în baza de date cu care este dotat, Winebot poate recunoşte tipul de vin care i-a fost arătat.



... cercetătorii australieni încearcă să creeze mini-roboti? Aceştia vor imita comportamentul unei bacterii (E. Coli) şi vor fi injectati

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

în viitorii pacienti pentru a face investigatii medicale direct în organul afectat. 

... R2-D2 este singurul caracter care, de-a lungul celor 6 filme Star Wars, a apărut neschimbat?



... robotii mănâncă? Chris Melhuish, de la laboratoarele Bristol Robotics, a construit roboti ce folosesc baterii pe bază de bacterii. Rolul bacteriilor este de a furniza curent electric, care este obtinut din muşte moarte sau mere pe cale să se descompună. Deci robotii pot să îşi procure singuri hrana.[1]

Robotul industrial reprezintă un sistem fizic, programabil ce este capabil să realizeze diferite operațtii și secvențe de operații de manipulare a unor scule, piese sau subansamble. În funcție de operațiunea pentru care au fost creați, roboții industriali se împart în: 1. roboți SCARA - specifici pentru operații de ridicare și așezare a diferitelor obiecte; 2. roboți cartezieni - aceștia permit ridicarea și plasarea obiectelor ce nu necesită orientare, sau pot fi preorientate. 3. roboți cu șase grade de libertate. Oricare dintre acești roboți poate fi redus la elementele constituente, și anume: 

spațiu de operare;



sursa de energie;



sursa de informație;



robotul;

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

1.4 Rrobotul SCARA Un robot este un dispozitiv mecanic, capabil să imite anumite functii umane, precum cele de manipulare a obiectelor sau de locomotie în scopul substituirii actiunii umane, pentru realizarea unor anumite sarcini. Sarcina robotului este mai mult sau mai putin autonomă, conform posibilitătilor de perceptie a mediului înconjurător. În prezent, robotul poate fi definit ca un sistem cu functionare automată, adaptabilă prin reprogramare conditiilor mediului complex şi variabil în care actionează, amplificând sau înlocuind una sau mai multe dintre functiile umane în actiunea sa asupra mediului. Robotul modern este un sistem complex, programabil cu ajutorul calculatorului, echipat cu microprocesoare, senzori, sisteme de actionare, structuri mecanice, care are capacitate de actiune, de percepere, de decizie şi de comunicare. Robotii SCARA sunt roboti care au doua articulatii de axe paralele care ofera posibilitatea de operare intr-un anumit plan selectat. Sunt roboti cu spatiul de lucru cilindric. Initialele SCARA provin de la: ‚,Sellective Compliant Articulated Robot Arm’’. Solutia constructiva propusa se constituie dintr-un mecanism de pozitionare cu trei grade de libertate, ce are in componenta trei elemente cinematice si trei cuple cinematice. Cele trei grade de libertate ale mecanismului de pozitionare corespund miscarilor de: Rotatie la baza(Rz), translatie pe verticala (Tz) si rotatie a bratului articulat in plan orizontal (Rz). Cu următoarele caracteristici tehnice generale: -Număru total de axe comandate numeric este 5 si anume: Axa1 (rotatia la baza robotului industrial): θ1= 360 [grade]

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Axa2 (translatia pe verticală a bratului articulat): x2= 1500 [mm]; Axa3 (rotatia segmentului 2 al bratului articulat) : θ3= 280 [grade] Axa4 (mişcarea de orientare a efectorului de tip Pitch):θ4= 240 [grade] Axa5 (mişcarea de orientare a efectorului de tip Roll):θ5= 360 [grade] -Sistemul de actionare: electrică - pentru toate gradele de libertate ale robotului industrial; pneumatică sau hidraulică - pentru efectorul robotului industrial.

1.5 Structura geometrică a sistemului mecanic în functie de spatiul de lucru.

În cazul general, deplasarea

unui obiect dintr-o pozitie în alta, în

spatiul tridimensional, se poate realiza prin şase mişcări de rotatie independente între ele, aşa cum permite mâna operatorului uman dacă operatiile ar fi făcute de acesta, (figura 1.).

Prin compunerea unor mişcări de rotatie mâna operatorului uman realizează mişcări de translatie ale bratului, (figura 2). Întrucât mişcarea de translatie este o rotatie la limită, mişcarea generală spatială a unui corp (obiect) se poate realiza prin combinatii de rotatii R şi translatii T. Pentru construirea unui robot industrial în scopul realizării unei anumite probleme de manipulare este hotărâtor spatiul de lucru al efectorului, respectiv zona de mişcare a mecanismului de prehensiune. Configuratia şi mărimea acestor spatii de lucru, depind de structura mecanismului de pozitionare, de felul cuplelor cinematice, precum şi de dimensiunile elementelor cinematice. Astfel, cu ajutorul unui lant cinematic deschis, cu patru elemente se pot

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

proiecta opt mecanisme de manipulare cu spatii de lucru de configuratie diferită, dacă se folosesc numai cuple de rotatie R şi translatie T care permit o singură mişcare. Aceste variante de mecanisme se deosebesc prin numărul şi ordinea cuplelor de translatie şi rotatie folosite pentru legarea celor patru elemente cinematice, precum şi prin pozitia relativă a axelor acestor cuple cinematice. În tabelul 1 prezentăm cîteva variante de structuri mecanice cu patru elemente cinematice

Tabelul 1. Nr. cuple cinem. de translatie Nr. cuple cinem. de rotatie Variante lanturi cinematice Nr. variantei Spatiu de lucru

3

2

1

0

0

1

2

3

TTT 1 Prismati

RTT TRT TTR RRT RTR TRR 2

3

4

Cilindric

c

5

6

RRR

7

Sferi

8 Toroidal

c

1.6 Sistemul de actionare al robotilor industriali  Actionare pneumatica  Actionare electrica  Actionare hidraulica ROBOT INDUSTRIAL: un sistem integrat mecano-electronoinformational, utilizat in prcesul de productie in scopul realizarii unor functii de manipulare analoage cu cele realizate de mana omului, conferind obiectului manipulat orice miscare programata liber, in cadrul unui proces tehnologic ce se desfasoara intr-un mediu specific.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Robot industrial: Executa miscari dupa un program flexibil, modificabil, in functie de sarcinile de productie si de conditiile de mediu.

Manipulator Instalatie automata care executa operatiuni repetitive, miscarile realizandu-se dupa un program fix, rigid → Trebuie sa posede elemente de reglaj, care sa permita reglarea in limite restranse sau mai largi, a unor parametri cinematico-functionali sau de precizie.

Flexibilitatea (in programarea robotilor) :  usurinta cu care pot fi schimbate programele de functionare,  limitele intre care se pot comanda valorile parametrilor cinematici,  numarul si modul de desfasurare a secventelor de miscare,  posibilitatea dozarii miscarilor in vederea generarii unor traiectorii complexe,  modul de introducere a programelor.

Notiunea de robot “inteligent” (in contextul industrial) : abilitatea unei masini de a actiona prin contacte senzoriale intr-un mediu care nu este complet definit, de a se acomoda la schimbari de sarcini, de a face fata unor situatii variabile intamplatoare, fara instructiuni Fig. 1. Schema bloc al structuri unui robot

detaliate.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Robotii inteligenti reprezinta cel mai inalt stadiu de dezvoltare, la care senzorii sunt mult mai numerosi si mai complecsi, apar blocuri si subsisteme specifice de miscare si orientare a propriilor senzori, de masurare a deplasarii acestora, de prelucrare a informatiilor. Punct caracteristic – un punct semnificatic asociat corpului. Dreapta caracteristica – axa de rotatie a corpului. Dreapta auxiliara – o axa perpendiculara pe prima ce reprezinta axa de simetrie pe directie transversala.

Pentru generarea traiectoriei T sunt necesare si suficiente 3 grade de libertate: rotatie in jurul axei Oz; deplasare verticala in lungul axei Oz si o deplasare radiala in lungul axei x.

1.7 Clasificare din punct de vedere al generarii traiectoriei: Roboti cu pozitionare continua Traiectoria este generata in mod continuu ceea ce presupune blocuri speciale de corelare a miscarilor pe 2 sau 3 grade de libertate, numite interpolatoare de miscare. Sistemul de actionare si sistemul de comanda trebuie sa fie apte pentru acest mod de functionare. Trebuie sa exista in permanenta corespondenta biunivoca bine definita intre comanda-deplasare. Sistemul de comanda trebuie sa fie apt sa gestioneze miscarile pe fiecare grad de libertate in parte si sa coreleze miscarile intre ele, in sensul generarii traiectoriei descrisa matematic

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Capitolul 2 Alegerea solutiei constructive. 2.1 Tema proiectului Să se proiecteze o stuctură robotica de tip SCARA RRT (R) pentru care se cunosc urmatoarele caracterisctici:  Precizie;  Permite miscarea in 3 axe (si orientarea obiectului de lucru);  Lungimea bratelor:  b1=220mm  b2=310mm  Cursa pe axa verticala:  260mm  Rotatia axei verticale de 360°.  Cu o intindere maxima de 680 mm si o intindere verticala maxima de 300mm, robotul prezentat mai jos oferă o capacitate de ridicare de 10kg si o viteza maxima de 7000mm/sec.

Schema cinematica a robotului de tip SCARA (solutie adoptata)

Fig. 2

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

In figura de mai sus este reprezentata schema cinematică a acestui robot: - braTul 1 are o mişcare de rotaTie ω1 cu axa vertical fata de suportul sp; - braTul 2 are o a doua miscare de rotaTie ω2 faTă de braTul 1; - platoul 3 are miscarea de rotaTie faTă de braTul 2; - elementul 4 translatează cu vz fata de platoul 3; - in capatul elementului 4 este fixat dispozitivul de apucare DA care fixează obiectul de lucru OL.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Capitolul 3. Descrierea si functionarea solutiei. SoluTia adoptată este de tipul cu antrenarea primelor două grade de libertate (ω1 şi ω2) cu motoreductoare dispuse la nivelul axelor. Pentru a treia rotaTie (ω3) intre motoreductor şi axă este introdusă o transmisie cu curea dinTată. Sunt utilizate reductoare armonice. În fig. 3.1 este dată o reprezentare a robotului, unde se observă elementele sale:

Fig. 3.1

-

0- bază;

-

1- elementul 1 care are rotaTia (ω1) în plan orizontal;

-

2- elementul 2 articulat (ω2) faTă de primul;

-

3- elementul 3 ce se roteşte (ω3) faTă de elementul precedent;

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

-

4- elementul 4 ce execută o translaTie rectilinie verticală;

-

5 şi 6 - capace de protectie.

OL- obiectul de lucru, de exemplu un cip prehensanat prin vacuum. În fig. 3.2 este redată o vedere de detaliu, cu capacele de protecTie îndepărtate.

Fig. 3

Sunt notate: -

M2, M3 şi M4- motoare;

-

R2 şi R3 reductoare armonice;

-

R4- reductor planetar;

-

3- elementul 3 ce realizează rotaTia ω3 ;

-

7- carcasa pentru fixarea reductorului R4;

-

8- curea dinTată;

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Fig. 3.3

Fig. 3.3 prezintă o secTiune de ansamblu prin robot. Se observă dispunerea motorului M1 şi a reductorului R1 în interiorul bazei 0. Elementul 1 este executat cu degajări pentru a-l uşura.

Pentru realizarea translaTiei elementului 4 este folosit un mecanism şurub- piuliTă cu bile. PiuliTa P este asamblată cu elementul 4, care este împiedicat să se rotească (faTă de elementul 3) cu ajutorul penei 12 (v. fig. 3.4). Şurubul S este antrenat de la motoreductorul MR4 prin cuplajul C. Transmisia cu cureaua dinTată 8 leagă roata de curea 9 (solidară cu ieşirea reductorului R3) cu elementul 3, ce este danturat.

Elementul 3 este lăgăruit faTă de elementul 2 prin doi rulmenTi radiali 11 ce sunt montaTi în carcasa 10. Aşa cum a fost menTionat mai sus pentru acTionarea primelor trei grade de libertate sunt folosite reductoare armonice. Sunt preluate

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

reductoarele firmei “HD Systems” . În fig. 3.5 este redat reductorul CSF 14 ce va fi folosit pentru acTionarea elementului 2 şi a elementului 3. Pentru acTionarea elementului 1 se va adopta reductorul CSF 17, ce dezvoltă un cuplu mai mare. Justificarea adoptării acestor reductoare este făcută după calculul dinamic al structurii.

Fig. 3.4

Arborele motorului electric se introduce în flanşa 4 ce reprezintă intrarea reductorului. Între aceasta şi deformatorul eliptic 3 este introdusă piesa intermediară 6. Se realizeaza, astfel un cuplaj “Oldham“ ce compensează eroarea de centrare dintre arborele motorului electic şi carcasa reductorului (în fig. 3.6 este redată 3D construcTia cuplajului). Peste deformator este montat rulmentul special, deformabil 2, ce se găseşte în interiorul “paharului“ danturat 1. La rotirea arborelui motorului “paharului“ angrenează în două zone opuse cu coroana danturata interior 7, ce reprezintă şi prima carcasă a reductorului. Partea fixă a reductorului mai cuprinde şi alte două carcase 8 şi 10 asamblate cu şuruburile 9. Şuruburile 14 realizează asamblarea completă a părTii fixe. Arborele de ieşire 15 al reductorului este lăgăruit faTă de carcasele 8 şi 10 prin colivicu role încrucişate 11, astfel realizându- se un rulment radial

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

axial deosebit de compact.

Fig. 1.5

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Fig. 3.6

Pentru antrenarea şurubului S (fig. 3.3) este utilizat motoreductorul MR4. Este adoptat un motoreductor al firmei Maxon. În fig. 3.7 este redată o secTiune. Sunt notate:

Fig. 3.7

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

-

1, 5- capace ale motorului de curent continuu;

-

2- carcasa motorului;

-

3- magnet permanent;

-

4- arborele motorului;

-

6, 9- capace ale reductorului;

-

7- satelit al primei trepte a reductorului planetar;

-

8- carcasa reductorului, danturată interior;

-

10- arborele de ieşire al reductorului;

-

11- colectorul motorului;

-

12- bobina rotorului (rotorul nu are miez din fier);

-

13- roata centrală a primei trepte a reductorului;

-

14- roata centrală a celei de a doua trepte a reductorului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Capitolul 4 Proiectarea asistata de calculator a structurii robotice. 4.1 Subansamblul parte fixa

Fig. 4.1.1 Subansamblu Parte Fixa

Fig. 4.1.1 prezintă Subansamblul Parte Fixa a robotului Scara. Se observă dispunerea motorului M1 şi a reductorului R1 în interiorul bazei 0. In Fig.4.1.2 este prezentata o sectiune prin Subansamblul Parte Fixa, unde se pot vedea in sectiune motorul, reductorul armonic si placa de prinderea a motorului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Fig.4.1.2

4.2 Subansamblul Brat 1

Fig.4.2.1 Subansamblul Brat 1

In fig.4.2.1 este reprezentat Subansamblul Brat 1, in sectiune ,unde se pot vedea reductoarele armonice red csf 14 (1) si red csf 17 (2)

Fig. 4.2.2 Subansamblul Brat 1

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

In fig. 4.2.2 este reprezentat in trei vederi din fata de sus si din stanga, respectiv o vedere 3D a Subansamblul Brat 1 al robotului scara. 4.3. Subansamblul antrenare brat 1

Fig. 4.3.1 Subansamblu Antrenare Brat 1

In fig. 4.3.1 este reprezentat in doua vederi (din fata si de sus) si o sectiune (din fata) Subansamblu Antrenare Brat 1. Se observa componente cum ar fi Arbore

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

(1), Stift M3x6 (2), Siguranta (3), Rulment (4).

4.4. Subansamblul brat 2

Fig. 4.4.1 Subansamblu Brat 2

In fig. 4.4.1 este reprezentat Subansamblu Brat 2 impreuna cu urmatoarele elemente: Motoare (M2, M3), Simeringuri (2,4,5), Indicator rotatie (1), Roata danturata (2).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

4.5 Subansamblul antrenare brat 2

Fig. 4.5.1 Subansamblu Antrenare Brat 2

In fig. 4.5.1 este reprezentat in doua vederi (din fata si de sus) si o sectiune (din fata) Subansamblu Antrenare Brat 1. Se observa componente cum ar fi Indicator rotatie (1), Arbore (2), Stift M3x6 (3), Siguranta (4), Rulment (5).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

4.6. Subansamblul element 3

Fig. 4.6.1 Subansamblu Element 3

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

4.7. Subansamblul antrenare element 3

Fig. 4.7.1 Subansamblul antrenare element 3

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

4.8. Subansamblul element 4

Fig. 4.8.1 Subansamblul element 4

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Cap 5. Alegerea si dimensionarea motoarelor

Fig. 5.1 Grafic cuplu motor antrenare Brat 1

Fig. 5.2 Grafic cuplu motor antrenare Brat 2

Din figurile 5.1 respectiv 5.2 se observa ca la incarcatura maxima admisa cuplul maxim al motorului este de putin peste 7 Nm. Analizand cataloagele am ajuns la concluzia ca cel mai potrivit motor pentru acest robot SCARA este motorul „Planetary Gearhead GP 32 HP Ø32 mm, 4.0–8.0 Nm”

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Fig. 5.3 Grafic cuplu motor antrenare Subansamblul Element 4

Din figura 5.3 se observa ca la incarcatura maxima admisa cuplul maxim al motorului este de 0,17 Nm. Analizand cataloagele am ajuns la concluzia ca cel mai potrivit motor pentru acest robot SCARA este motorul „A-max 16 Ø16 mm, Precious Metal Brushes CLL, 1.2 Watt”

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

L1  0.25

H1  0.3

L2  0.15

Cap 6 Simularea si modelarea structurii 6.1. Analiza miscarii in COSMOS/Motio 6.1.1. Problema inversa geometrica pt. o traiectorie

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

L1  0.25L2  0.15

H1  0.3 H2  0.03 H3  0.03 H  H1  H2  H3

Pozitia in sistem local rn:  0.15 ri   0.2     0.1  S 



a  0.02 c  0.02

 0.15 rf   0.15     0.15 

rf  ri 1

  2

1

 rf  ri 2

  2

2

 rf  ri 3



H  0.36 2

3

S  0.308

Versorul dreptei

n 

rf  ri

c  0.02

S

Gabaritul min  0.06

max 0.42

Fie nc numarul de segmente de discretizare

nc  64

Parametrul i de parcurgere a traiectoriei

i  1 2   nc  1

Traiectoria x( i)  r ( i)

r ( i)  ri  y( i)  r ( i)

1

i1 nc

2

 ( rf  ri)

z( i)  r ( i)

3

Verificarea gabaritului G( i) 

2

x( i)  y( i)

2

Orientarea

G  (Unitless)  Unitless   ig ig  30 i  180 fg  85

  f  i

g  fg  ig

f 



 fg 180

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014  ( i)  i 

q1 ( i) 

i1 nc

 ( f  i )

g ( i) 

180   ( i) 

u  x( i)  a cos (  ( i) ) v  y ( i)  a sin (  ( i) ) 2



u v

q1g( i)  q1( i) 

180

q2g( i)  q2( i) 

180



2

  atan2( u  v ) 2

p 

2

2

  L1  L2 2 L1 

  acos ( p ) q1    

q2 ( i) 

u  x( i)  a cos (  ( i) ) v  y ( i)  a sin (  ( i) )



  atan2( u  v )  p 

u v

2

2

2

2

2

  L1  L2 2 L1 

  acos ( p ) u   cos ( )  L1 cos ( q1 ( i) ) v   sin ( )  L1 sin ( q1 ( i) ) q2a  atan2( u  v ) q2  q2a  q1 ( i)

q3g( i)  q3( i) 

q3( i)   ( i)  q1( i)  q2(i)

180 

q4( i)  H  c  z( i)

180

 110

160

 120

140 q1g( i) 120

q2g( i) 130  140

100 80 0

20

40 i

60

80

 150 0

20

40 i

60

80

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

80

100

70

80

60 q3g( i) 50

g ( i) 60

40

40

30 0

20

40

60

20 0

80

20

i

60

80

60

80

i

0.24

0.26

0.23

0.24

0.22

0.22

q4( i) 0.21

G( i) 0.2

0.2

0.18

0.19 0.18 0

40

20

40

60

0.16 0

80

20

40

i

i

Verificare

q1g ( 1)  91.104

q1m1( i)  q1g ( i)  q1g ( 1) q1m1( i) 

q2ac ( i)  q1( i)  q2( i)

q3ac ( i)  q2ac ( i)  q3( i)

0

xc( i)  cos ( q3ac (i))  a  cos ( q2ac (i))  L2  cos ( q1( i) ) L1

0.946

yc(i)  sin ( q3ac (i) ) a  sin (q2ac ( i))  L2  sin ( q1(i) ) L1

2.856

1.898 3.821

zc(i)  c  q4( i)  H

4.794

0

5.776

0

0

6.767

0

7.768

0 xc( i) x( i) 0

yc( i)  y ( i)0

8.781

0

0

0

0

9.806

0

20

40 i

60

80

10.845 0

20

40 i

60

80

11.898 12.966 14.051 ...

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

0 0 zc( i)  z ( i)0 0 0

0

20

40

60

80

i

Cinematica Viteza lui M pe traiectorie de tipul trapezoidal vmax  1 amax  1.5

pentru . El 4 kt  1.5 2

vmax  ( 1  kt)

SLim  t reg 

SLim  0.83333

2 amax t reg 

S  SLim vmax

if S  SLim

treg  0

t reg  0 otherwise

vmaxef 

vmaxef  vmax if treg  0 vmaxef 

tac 

vmaxef amax

2 S  amax ( 1  kt)

tac  0.405

Per  tac  tf  treg

S1 

S  0.308

vmaxef tac 2

S2  vmaxef treg

vmaxef  0.608 otherw ise

tf  tac kt Per  1.014

S1  0.123 S2  0

tf  0.608

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014 vmaxef  tf

S3 

S3  0.185

2

Verificare :

S1  S2  S3  S  0

S( i) 

r (i)1  ri12  r (i)2  ri22  r (i)3  ri32

t( i) 

t  t 

2 S( i) amax

if S( i)  S1

S( i)  S1 vmaxef

 t ac if S1  S( i)  S1  S2

t  t ac  t reg 

amax  2   vmaxef  vmaxef  2  ( S( i)  S1  S2 ) if S1  S2  S( i)  S amax  kt  kt

t

1.5 1 t ( i) 0.5 0

0

20

40

60

80

i

Mat rq1 

for i  1  64

Mat rq2 

for j  1  2 Mat rq1

i  1

Mat rq1

i  2

for j  1  2  t( i)

Mat rq2

i  1

 q1g ( i)

Mat rq2

i  2

Mat rq1 Mat rq3 

 t( i)  q2g ( i)

Mat rq2

for i  1  64

Mat rq4 

for j  1  2 Mat rq3

i  1

Mat rq3

i  2

Mat rq3

for i  1  64

for i  1  64 for j  1  2

 t( i)

Mat rq4

i  1

 q3g ( i)

Mat rq4

i  2

Mat rq4

 t( i)  q3g ( i)

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Cap. 7 Analiza folosind FEM 7.1 Bratul 1 Robot SCARA Simplitatea conceptelor de bază ale metodei elementelor finite (MEF) este unul dintre avantajele importante ale acesteia. Importanţa însuşirii şi a înţelegerii corecte a acestora rezultă din faptul că aceste concepte includ anumite ipoteze, simplificări şi generalizări a căror ignorare poate duce la erori grave în modelarea şi analiza cu elemente finite (FEA). Se prezintă, în continuare, cele mai importante dintre conceptele de bază ale MEF.

Figure 1

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Figure 3

Figure 2

Figure 3

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

7.2 Bratul 2 Robot SCARA

Figure 4

Figure 5

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Figure 6

Figure 7

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti, Student: Florea Marius, Master An I-Mecanica de precizie

2013-2014

Referinte 1.http://www.scientia.ro/stiinta-la-minut/45-scintilatii-stiintificetehnologie/2882-robotii-10-lucruri-pe-care-nu-le-stiati.html 1 Alegerea motoarelor 2 Problema inversa a pozitiei Q1q2q3q4 cele patru unghiuri motoare (fisier csv (excel)sau manual in solidworks pentru motoare) 3 simularea unei traiectorii (akina)