proiect robotul scara master

Upload: florea-marius

Post on 01-Mar-2016

69 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

Robotul SCARA Master

TRANSCRIPT

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

    2013-2014

    UUnniivveerrssiittaatteeaa PPOOLLIITTEEHHNNIICCAA ddiinn BBuuccuurreettii

    FFaaccuullttaatteeaa ddee IInnggiinneerriiaa MMeeccaanniiccaa ssii MMeeccaattrroonniiccaa

    PPrrooggrraammuull ddee ssttuuddiiii

    MMeeccaanniiccaa ddee PPrreecciizziiee

    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 geometric a sistemului mecanic n 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 bra 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 reprezint un sistem fizic, programabil ce este capabil s realizeze diferite operatii i secvene de operaii de manipulare a unor scule, piese sau subansamble.

    n funcie de operaiunea pentru care au fost creai, roboii industriali se mpart n:

    1. roboi SCARA - specifici pentru operaii de ridicare i aezare a diferitelor obiecte;

    2. roboi cartezieni - acetia permit ridicarea i plasarea obiectelor ce nu necesit orientare, sau pot fi preorientate.

    3. roboi cu ase grade de libertate.

    Oricare dintre aceti roboi poate fi redus la elementele constituente, i anume:

    spaiu de operare; sursa de energie;

    sursa de informaie; 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 ceh (robota) i

    semnific munc grea? Robotul a aprut prima dat n filmul

    R.U.R. din 1921, n care mainria se rzvrtete i i ucide

    creatorii.

    ... totui, i n viata real robotii au omort oameni? Prima

    crim produs de o mainrie malefic a avut loc n 1981, la

    fabrica Kawasaki din Japonia. Un muncitor a murit dup ce un

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

    2013-2014

    robot l-a aruncat ntr-o instalatie de rectificat (main-unealt ce

    prelucreaz mecanic prin achiere o suprafa metalic). Nu v

    imaginati un robot inteligent i biped ca Terminator, ci un brat

    robotic care a fost folosit necorespunztor de ctre victim.

    ... numrul total al robotilor industriali ce sunt folositi n fabrici se

    ridic la peste un milion de exemplare?

    ... Leonardo da Vinci a schitatplanurile unui humanoid n

    1495?Tot el a creat, pentru divertismentul nobililor, un robot ce

    era actionat printr-un sistem de prgii i scripeti. n onoarea sa, un

    robot chirurg, unul dintre cele mai performante de pn acum, i

    poart numele: Robotul DaVinci.

    ... armata american folosete nu mai putin de 4000 de roboti?

    Acetia sunt replici la scar mai mic a tancurilor. Deplasarea se

    realizeaz, de obicei, cu ajutorul enilelor, 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 ctre oameni.

    ... primul robot humanoid a aprut n 1939 i se numea Elektro?

    Construit de ctre cei de la Westinghouse, robotul avea o nltime

    de 2 metri i putea reproduce 700 de cuvinte.

    ... Winebot, construit de ctre japonezii de la NEC System

    Technologies, poate recunote cu ajutorul mirosului diferite

    tipuri de vin sau brnz? n bratul stng, robotul are un

    spectometru cu care analizeaz vinul. Astfel i determin

    compozitia chimic. i cum fiecare fel de mncare are un amestec

    specific de ingrediente, aflate n baza de date cu care este dotat,

    Winebot poate recunote tipul de vin care i-a fost artat.

    ... cercettorii australieni ncearc s creeze mini-roboti? Acetia

    vor imita comportamentul unei bacterii (E. Coli) i vor fi injectati

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

    2013-2014

    n viitorii pacienti pentru a face investigatii medicale direct n

    organul afectat.

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

    Wars, a aprut neschimbat?

    ... robotii mnnc? Chris Melhuish, de la laboratoarele Bristol

    Robotics, a construit roboti ce folosesc baterii pe baz de bacterii.

    Rolul bacteriilor este de a furniza curent electric, care este obtinut

    din mute moarte sau mere pe cale s se descompun. Deci robotii

    pot s i procure singuri hrana.[1]

    Robotul industrial reprezint un sistem fizic, programabil ce este capabil

    s realizeze diferite operatii i secvene de operaii de manipulare a unor scule,

    piese sau subansamble.

    n funcie de operaiunea pentru care au fost creai, roboii industriali se mpart

    n:

    1. roboi SCARA - specifici pentru operaii de ridicare i aezare a

    diferitelor obiecte;

    2. roboi cartezieni - acetia permit ridicarea i plasarea obiectelor ce nu

    necesit orientare, sau pot fi preorientate.

    3. roboi cu ase grade de libertate.

    Oricare dintre aceti roboi poate fi redus la elementele constituente, i anume:

    spaiu de operare;

    sursa de energie;

    sursa de informaie;

    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 s imite anumite functii

    umane, precum cele de manipulare a obiectelor sau de locomotie n scopul

    substituirii actiunii umane, pentru realizarea unor anumite sarcini. Sarcina

    robotului este mai mult sau mai putin autonom, conform posibilittilor de

    perceptie a mediului nconjurtor. n prezent, robotul poate fi definit ca un

    sistem cu functionare automat, adaptabil prin reprogramare conditiilor

    mediului complex i variabil n care actioneaz, amplificnd sau nlocuind una

    sau mai multe dintre functiile umane n 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 i 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 urmtoarele caracteristici tehnice generale:

    -Numru total de axe comandate numeric este 5 si anume:

    Axa1 (rotatia la baza robotului industrial): 1= 360 [grade]

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

    2013-2014

    Axa2 (translatia pe vertical a bratului articulat): x2= 1500 [mm];

    Axa3 (rotatia segmentului 2 al bratului articulat) : 3= 280 [grade]

    Axa4 (micarea de orientare a efectorului de tip Pitch):4= 240 [grade]

    Axa5 (micarea de orientare a efectorului de tip Roll):5= 360 [grade]

    -Sistemul de actionare: electric - pentru toate gradele de libertate ale robotului

    industrial; pneumatic sau hidraulic - pentru efectorul robotului industrial.

    1.5 Structura geometric a sistemului mecanic n functie de spatiul de

    lucru.

    n cazul general, deplasarea unui obiect dintr-o pozitie n alta, n

    spatiul tridimensional, se poate realiza prin ase micri de rotatie

    independente ntre ele, aa cum permite mna operatorului uman dac

    operatiile ar fi fcute de acesta, (figura 1.).

    Prin compunerea unor micri de rotatie mna operatorului uman

    realizeaz micri de translatie ale bratului, (figura 2). ntruct micarea de

    translatie este o rotatie la limit, micarea general spatial a unui corp

    (obiect) se poate realiza prin combinatii de rotatii R i translatii T.

    Pentru construirea unui robot industrial n scopul realizrii unei anumite

    probleme de manipulare este hotrtor spatiul de lucru al efectorului, respectiv

    zona de micare a mecanismului de prehensiune.

    Configuratia i mrimea acestor spatii de lucru, depind de structura

    mecanismului de pozitionare, de felul cuplelor cinematice, precum i 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

    diferit, dac se folosesc numai cuple de rotatie R i translatie T care permit o

    singur micare.

    Aceste variante de mecanisme se deosebesc prin numrul i ordinea

    cuplelor de translatie i rotatie folosite pentru legarea celor patru elemente

    cinematice, precum i prin pozitia relativ a axelor acestor cuple cinematice.

    n tabelul 1 prezentm cteva variante de structuri mecanice cu patru elemente

    cinematice

    Tabelul 1.

    Nr. cuple cinem. de

    translatie

    3 2 1 0

    Nr. cuple cinem. de

    rotatie

    0 1 2 3

    Variante lanturi

    cinematice

    T T T RTT TRT TTR RRT RTR TRR RRR

    Nr. variantei 1 2 3 4 5 6 7 8

    Spatiu de lucru Prismati

    c

    Cilindric Sferi

    c

    Toroidal

    1.6 Sistemul de actionare al robotilor industriali

    Actionare pneumatica

    Actionare electrica

    Actionare hidraulica

    ROBOT INDUSTRIAL: un sistem integrat mecano-electrono-

    informational, 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.

    MMaanniippuullaattoorr 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

    detaliate.

    Fig. 1. Schema bloc al structuri unui robot

  • 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

    S se proiecteze o stuctur 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 ofer 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 cinematic a acestui robot:

    - braTul 1 are o micare de rotaTie 1 cu axa vertical fata de suportul

    sp;

    - braTul 2 are o a doua miscare de rotaTie 2 faT de braTul 1;

    - platoul 3 are miscarea de rotaTie faT de braTul 2;

    - elementul 4 translateaz cu vz fata de platoul 3;

    - in capatul elementului 4 este fixat dispozitivul de apucare DA care

    fixeaz 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 adoptat este de tipul cu antrenarea primelor dou grade de

    libertate (1 i 2) cu motoreductoare dispuse la nivelul axelor. Pentru a

    treia rotaTie (3) intre motoreductor i ax este introdus o transmisie cu

    curea dinTat. Sunt utilizate reductoare armonice.

    n fig. 3.1 este dat o reprezentare a robotului, unde se observ

    elementele sale:

    - 0- baz;

    - 1- elementul 1 care are rotaTia (1) n plan orizontal;

    - 2- elementul 2 articulat (2) faT de primul;

    - 3- elementul 3 ce se rotete (3) faT de elementul precedent;

    Fig. 3.1

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

    2013-2014

    - 4- elementul 4 ce execut o translaTie rectilinie vertical;

    - 5 i 6 - capace de protectie.

    OL- obiectul de lucru, de exemplu un cip prehensanat prin vacuum.

    n fig. 3.2 este redat o vedere de detaliu, cu capacele de protecTie ndeprtate.

    Fig. 3

    Sunt notate:

    - M2, M3 i M4- motoare;

    - R2 i R3 reductoare armonice;

    - R4- reductor planetar;

    - 3- elementul 3 ce realizeaz rotaTia 3 ;

    - 7- carcasa pentru fixarea reductorului R4;

    - 8- curea dinTat;

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

    2013-2014

    Fig. 3.3 prezint o secTiune de ansamblu prin robot. Se observ

    dispunerea motorului M1 i a reductorului R1 n interiorul bazei 0.

    Elementul 1 este executat cu degajri pentru a-l uura.

    Pentru realizarea translaTiei elementului 4 este folosit un mecanism

    urub- piuliT cu bile. PiuliTa P este asamblat cu elementul 4, care este

    mpiedicat s se roteasc (faT de elementul 3) cu ajutorul penei 12 (v.

    fig. 3.4). urubul S este antrenat de la motoreductorul MR4 prin cuplajul

    C.

    Transmisia cu cureaua dinTat 8 leag roata de curea 9 (solidar cu

    ieirea reductorului R3) cu elementul 3, ce este danturat.

    Elementul 3 este lgruit faT de elementul 2 prin doi rulmenTi radiali

    11 ce sunt montaTi n carcasa 10.

    Aa cum a fost menTionat mai sus pentru acTionarea primelor trei

    grade de libertate sunt folosite reductoare armonice. Sunt preluate

    Fig. 3.3

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

    2013-2014

    reductoarele firmei HD Systems . n fig. 3.5 este redat reductorul CSF 14

    ce va fi folosit pentru acTionarea elementului 2 i a elementului 3. Pentru

    acTionarea elementului 1 se va adopta reductorul CSF 17, ce dezvolt un

    cuplu mai mare. Justificarea adoptrii acestor reductoare este fcut dup

    calculul dinamic al structurii.

    Arborele motorului electric se introduce n flana 4 ce reprezint

    intrarea reductorului. ntre aceasta i deformatorul eliptic 3 este introdus

    piesa intermediar 6. Se realizeaza, astfel un cuplaj Oldham ce

    compenseaz eroarea de centrare dintre arborele motorului electic i

    carcasa reductorului (n fig. 3.6 este redat 3D construcTia cuplajului). Peste

    deformator este montat rulmentul special, deformabil 2, ce se

    gsete n interiorul paharului danturat 1. La rotirea arborelui motorului

    paharului angreneaz n dou zone opuse cu coroana danturata interior 7,

    ce reprezint i prima carcas a reductorului. Partea fix a reductorului

    mai cuprinde i alte dou carcase 8 i 10 asamblate cu uruburile 9.

    uruburile 14 realizeaz asamblarea complet a prTii fixe.

    Arborele de ieire 15 al reductorului este lgruit faT de carcasele 8

    i 10 prin colivicu role ncruciate 11, astfel realizndu- se un rulment radial

    Fig. 3.4

  • 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

    Pentru antrenarea urubului S (fig. 3.3) este utilizat motoreductorul

    MR4. Este adoptat un motoreductor al firmei Maxon. n fig. 3.7 este redat o

    secTiune. Sunt notate:

    Fig. 3.6

    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, danturat interior; - 10- arborele de ieire al reductorului; - 11- colectorul motorului; - 12- bobina rotorului (rotorul nu are miez din fier); - 13- roata central a primei trepte a reductorului; - 14- roata central 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 prezint Subansamblul Parte Fixa a robotului Scara. Se

    observ dispunerea motorului M1 i a reductorului R1 n 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.

    Fig. 4.1.1 Subansamblu Parte Fixa

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

    2013-2014

    4.2 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.4.1.2

    Fig.4.2.1 Subansamblul Brat 1

    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

    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

    Fig. 4.3.1 Subansamblu Antrenare Brat 1

  • 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

    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).

    Fig. 4.4.1 Subansamblu Brat 2

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

    2013-2014

    4.5 Subansamblul 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).

    Fig. 4.5.1 Subansamblu Antrenare Brat 2

  • 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

    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 32 mm, 4.08.0 Nm

    Fig. 5.1 Grafic cuplu motor antrenare Brat 1

    Fig. 5.2 Grafic cuplu motor antrenare Brat 2

  • 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

    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 16

    mm, Precious Metal Brushes CLL, 1.2 Watt

    Fig. 5.3 Grafic cuplu motor antrenare Subansamblul Element 4

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

    2013-2014

    Cap 6 Simularea si modelarea structurii

    6.1. Analiza miscarii in COSMOS/Motio

    6.1.1. Problema inversa geometrica pt. o traiectorie

    L1 0.25H1 0.3

    L2 0.15

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

    2013-2014

    L1 0.25 L2 0.15

    Pozitia in sistem local rn:

    Versorul dreptei

    Gabaritul

    Fie nc numarul de segmente de discretizare

    Parametrul i de parcurgere a traiectoriei

    Traiectoria

    Verificarea gabaritului

    Orientarea

    H2 0.03

    H3 0.03

    H H1 H2 H3

    a 0.02 c 0.02

    ri

    0.15

    0.2

    0.1

    rf

    0.15

    0.15

    0.15

    H 0.36

    S rf1

    ri1

    2

    rf2

    ri2

    2

    rf3

    ri3

    2

    S 0.308

    c 0.02nrf ri

    S

    min 0.06 max 0.42

    nc 64

    i 1 2 nc 1

    r i( ) rii 1

    ncrf ri( )

    x i( ) r i( )1

    y i( ) r i( )2

    z i( ) r i( )3

    G i( ) x i( )2

    y i( )2

    G (Unitless) Unitless

    ig 30 i

    180ig

    fg 85 f

    180fg

    f i g fg ig

    H1 0.3

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

    2013-2014

    i( ) ii 1

    ncf i( ) g i( )

    180

    i( )

    q1 i( ) u x i( ) a cos i( )( )

    v y i( ) a sin i( )( )

    u2

    v2

    atan2 u v ( )

    p

    2L1

    2 L2

    2

    2 L1

    acos p( )

    q1

    q1g i( ) q1 i( )

    180

    q2 i( ) u x i( ) a cos i( )( )

    v y i( ) a sin i( )( )

    atan2 u v ( )

    u2

    v2

    p

    2L1

    2 L2

    2

    2 L1

    acos p( )

    u cos ( ) L1 cos q1 i( )( )

    v sin ( ) L1 sin q1 i( )( )

    q2a atan2 u v ( )

    q2 q2a q1 i( )

    q2g i( ) q2 i( )180

    q3 i( ) i( ) q1 i( ) q2 i( ) q3g i( ) q3 i( )180

    q4 i( ) H c z i( )

    0 20 40 60 8080

    100

    120

    140

    160

    180

    q1g i( )

    i

    0 20 40 60 80150

    140

    130

    120

    110

    q2g i( )

    i

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

    2013-2014

    Verificare

    0 20 40 60 8030

    40

    50

    60

    70

    80

    q3g i( )

    i

    0 20 40 60 8020

    40

    60

    80

    100

    g i( )

    i

    0 20 40 60 800.18

    0.19

    0.2

    0.21

    0.22

    0.23

    0.24

    q4 i( )

    i

    0 20 40 60 800.16

    0.18

    0.2

    0.22

    0.24

    0.26

    G i( )

    i

    q1g 1( ) 91.104

    q1m1 i( ) q1g i( ) q1g 1( )q2ac i( ) q1 i( ) q2 i( )

    q3ac i( ) q2ac i( ) q3 i( )

    q1m1 i( )

    0

    0.946

    1.898

    2.856

    3.821

    4.794

    5.776

    6.767

    7.768

    8.781

    9.806

    10.845

    11.898

    12.966

    14.051

    ...

    q1g i( )

    91.104

    92.051

    93.003

    93.961

    94.926

    95.898

    96.88

    97.871

    98.872

    99.885

    100.911

    101.949

    103.002

    104.071

    105.155

    ...

    xc i( ) cos q3ac i( )( ) a cos q2ac i( )( ) L2 cos q1 i( )( ) L1

    yc i( ) sin q3ac i( )( ) a sin q2ac i( )( ) L2 sin q1 i( )( ) L1

    zc i( ) c q4 i( ) H

    0 20 40 60 800

    0

    0

    0

    0

    0

    xc i( ) x i( )

    i

    0 20 40 60 800

    0

    0

    0

    0

    yc i( ) y i( )

    i

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

    2013-2014

    Cinematica

    Viteza lui M pe traiectorie de tipul trapezoidal

    pentru . El 4

    0 20 40 60 800

    0

    0

    0

    0

    zc i( ) z i( )

    i

    vmax 1

    amax 1.5

    kt 1.5

    SLimvmax

    21 kt( )

    2 amax SLim 0.83333 S 0.308

    t reg tregS SLim

    vmax S SLimif

    t reg 0 otherwise

    t reg 0

    vmaxef vmaxef vmax t reg 0if

    vmaxef2 S amax

    1 kt( ) otherwise

    vmaxef 0.608

    tacvmaxef

    amax tac 0.405 tf tac kt t f 0.608

    Per tac tf treg Per 1.014

    S1vmaxef tac

    2 S1 0.123

    S2 vmaxef treg S2 0

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

    2013-2014

    Verificare :

    S3vmaxef tf

    2

    S3 0.185

    S1 S2 S3 S 0

    S i( ) r i( )1

    ri1

    2

    r i( )2

    ri2

    2

    r i( )3

    ri3

    2

    t i( ) t2 S i( )

    amax S i( ) S1if

    tS i( ) S1

    vmaxeftac S1 S i( ) S1 S2if

    t tac t regkt

    amaxvmaxef vmaxef

    22

    amax

    kt S i( ) S1 S2( )

    S1 S2 S i( ) Sif

    t

    0 20 40 60 800

    0.5

    1

    1.5

    t i( )

    i

    Matrq1

    Matrq1i 1

    t i( )

    Matrq1i 2

    q1g i( )

    j 1 2for

    i 1 64for

    Matrq1

    Matrq2

    Matrq2i 1

    t i( )

    Matrq2i 2

    q2g i( )

    j 1 2for

    i 1 64for

    Matrq2

    Matrq3

    Matrq3i 1

    t i( )

    Matrq3i 2

    q3g i( )

    j 1 2for

    i 1 64for

    Matrq3

    Matrq4

    Matrq4i 1

    t i( )

    Matrq4i 2

    q3g i( )

    j 1 2for

    i 1 64for

    Matrq4

  • 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 baz ale metodei elementelor finite

    (MEF) este unul dintre avantajele importante ale acesteia. Importana

    nsuirii i a nelegerii corecte a acestora rezult din faptul c aceste

    concepte includ anumite ipoteze, simplificri i generalizri a cror

    ignorare poate duce la erori grave n modelarea i analiza cu elemente

    finite (FEA). Se prezint, n continuare, cele mai importante dintre

    conceptele de baz 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-stiintifice-

    tehnologie/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)