realizarea unui sistem automatizat de · pdf fileupb - facultatea de energetică,...
TRANSCRIPT
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
REALIZAREA UNUI SISTEM AUTOMATIZAT DE COMANDĂ ROBOCOP
Gabriel-Alexandru PETICĂ, Cătălina PETICĂ, Alexandru Ionuţ CHIUŢĂ
UPB - Facultatea de Energetică, [email protected], [email protected], [email protected]
Introducere
Am ales această lucrare, deoarece consider că în viitor totul va fi automatizat pentru a uşura munca noastră.
Imi plac foarte mult sistemele de automatizare şi de aceea vreau să „comunicăm” şi celorlalte persoane cât de importante sunt automatizările.
Aceasta lucrare se poate adresa în mod special armatei, dar nu numai. În stadiul la care se găseşte, în prezent, robotul poate căra greutăţi, dintr-un loc în altul. Desigur că se pot monta pe el diverse alte device-uri (braţe), pentru a efectua şi alte operaţii, cum ar fi: vopsire, manipulare obiecte şi dispozitive pirotehnice, etc.
ŞASIUL
Şasiul a fost realizat din ţeavă rectangulară de 15×15×3.
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Am ales aceast tip ţeavă rectangulară pentru că este şi uşoară şi uşor de întreţinut, împotriva agenţilor externi cum ar fi coroziunea (duşmanul tuturor metalelor).
Primul pas care l-am făcut este acela de a desena un sablon după care am început să prelucrez ţeava rectangulară.
Întreg şasiul are îmbinările făcute la 45° şi sudurile au fost realizate în argon.
Imaginea de mai jos reprezintă şasiul:
Următorul pas pe care l-am parcurs a fost acela de a monta
tracţiunea, care cuprinde motorul, pinioanele de lanţ, lanţul, diferenţialul, axul planetar şi lagărele.
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
În ceea ce urmează voi prezenta elementele de care am vorbit mai
sus. Ca la orice maşină, elementul principal este motorul. Ce face
motorul? O întrebare pe care ne-o punem cu toţii. Motorul primeşte energie electrică şi o transformă în energie
mecanică.
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Motorul din figura de mai sus, reprezintă un motor cu reductor
dublu: 1. carcasă de plastic 2. suport pentru cărbuni 3. cărbuni 4. stator 5. carcasa motorului 6. colector 7. magnet permanent 8. ax 9. suportul lagărului 10. lagăr (rulment) 11. pinionul motorului 12. carcasa reductorului 13. platoul pinioanelor 14. pinioane 15. carcasa integrală 16. lagăr (rulment) 17. flanşă de prindere 18. ieşirea din reductor Eu am folosit un motor de ştergător de parbriz de autoturism
pentru că este foarte silenţios. Imaginea de mai jos reprezintă unul dintre motoarele folosite de
mine:
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Imaginea de mai jos cuprinde angrenajul interior al motorului şi
este format din două roţi melcate.
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Pinoanele şi lanţul de transmisie Tracţiunea este pe spate, şi de aceea are montate roţi mai mari.
Legătura dintre motor şi axul planetar se realizează prin intermediul unui lanţ de transmisie şi a două pinioane.
Roata conducătoare este mai mare decât roata condusă şi de aceea a fost montată pe axul motorului pentru a câştiga o turaţie mai mare la nivelul roţilor.
Roata condusă fiind mai mică, a fost montată pe un diferenţial care are rolul de a modifica turaţia roţilor în funcţie de direcţie.
O altă componentă care intră în partea de transmisie este diferenţialul.
Permite rotirea, la diferite valori pe minut a roţilor din stânga şi din
dreapta. La curbe, roata din exterior se învârte mai repede decât cea aflată în interior, pentru a compensa distanţa mai mare pe care trebuie să o parcurgă.
Imaginile de mai jos cuprind un diferenţial:
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Legatura dintre cele două pinioane se face cu ajutorul unui lanţ de transmisie.
Imaginea de mai jos cuprinde un lanţ de transmisie:
Direcţia
Direcţia încă un element important, chiar foarte important.
A: Carcasa diferenţial
B: Axa ieşire C: Roata melcată D: Pinion melcat
E: Pinioane sincronizare F: Roata Hypoida (de la
motor) G: Axa ieşire
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Unghiul maxim de înclinare fiind de 15°, a fost realizat dintr-un motor alimentat la o tensiune de 6V, barele de direcţie fiind reglabile.
Imaginea de mai jos reprezintă caseta de direcţie: A
m ales să acţionez direcţia cu motor electric (servo-motor), deoarece il pot controla mult mai fin decât un alt motor obişnuit.
Un element care mă ajută foarte mult este un traductor de poziţie, care imi indică în permanenţă unghiul la care roţile sunt înclinate.
Partea electronică
Partea electronică este cea mai complicată. Fiind cea mai importantă componentă, eu am numit ansamblul de
mai multe componente care lucrează „împreună”, creierul artificial. Cuprinde o serie de montaje electronice fiecare destinate să
îndeplinească o anumită funcţie, cum ar fi: - partea de recepţie - blocurile de alimentare - schimbătoarele de sens - variatoarele de mare putere - stabilizatoarele de tensiune
Partea de recepţie Robotul este controlat de o telecomandă şi poate ajunge la o
distanţă maximă de până la 4 km. Partea de recepţie se alimentează la o tensiune de 4,8 V
stabilizată. Telecomanda este proporţională şi permite o variaţie a motoarelor foarte fină.
Receptorul se alimentează la 4,8V şi este generată de 4 acumulatori de 1,2V/2700 mAh (NiMH).
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Putând fi controlat la
o aşa mare distanţă, are montată cameră de supraveghere prin wireless. Toate imaginile sunt transmise în timp real.
În ceea ce urmează voi prezenta schema stabilizatorului de tensiune care alimentează receptorul.
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Blocurile de alimentare Toate montajele fiind alimentate la tensiuni diferite, au fost
montate regulatoare de tensiune asemănător cu cel de mai sus, decât lucrând la alte tensiuni.
Tot robotul, cu toate montate pe şasiu cântăreşte aproximativ 20
kg. Toate sursele de alimentare sunt generate de acumulatori. Motorul de tracţiune are 2 baterii de 12 V/7 Ah(Pb), motorul de
direcţie are o baterie de 6 V/12 Ah(Pb). Acumulatorul de mai jos este 12V/7Ah (Pb) şi împreună cu încă
unul identic, le-am folosit pentru a genera o tensiune motorului de tracţiune.
Acumulatorul de mai jos este de 6V/12Ah (Pb), l-am folosit pentru a genera tensiune motorului de direcţie.
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
Schimbătoarele de sens sunt necesare pentru a schimba sensul motoarelor.
Variatoarele de mare putere măresc sau micşorează turaţia la
motoare. Imaginea de mai jos cuprinde placuţa cablată cu
componente electronice, care împreună alcătuiesc variatorul motorului de tracţiune .
În aceasta perioadă, robotul a suferit o transformare „radicală”. Unghiul maxim pe care putea să-l atingă, unghiul de la direcţie, era
înainte de 15°, iar acum este de 45°.
Modificările aduse: - robotul a fost „tăiat” în două, toată partea din faţă a fost înlaturată - a fost sudate alte profile astfel încât să-mi permită un unghi de
45° Sper să vă placă noua modificare adusă, noua îmbunatăţire. În prezent lucrez la un alt robot, mai perfecţionat, cu motor termic
(pe benzină). Celălalt robot va fi 4x4 (adică toate roţile vor fi motoare), toate
roţile vor fi viratoare, va avea cutie de viteze automată cu 5 trepte de viteze + marşalier şi i se va monta un braţ.
Simpozionul „Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu - ACQUISTEM“, ediţia a IX-a
30 – 31 august 2012, Parcul Solar Icpe, Bucureşti
ANSAMBLUL FUNCŢIONAL ROBOCOP
Bibliografie:
G.Ionescu, V.Sgarciu – Traductoare pentru aplicaţii industriale, vol.1-1986, vol.2-1996, Ed.Tehnica. V.Sgarciu, D.Popescu – Echipamente pentru măsurarea şi controlul parametrilor de proces, Ed.Electra-ICPE, 2003. J.C. Cluley – Transducers for mocroprocessor systems, Mac Millan, 1985. M.J. Usher – Sensors and Transducers, Mac Millan, 1985. Ian Sinclar – Sensors and Transducers, Elsevier, 2001. John Webster – Measurement, Instrumentation and Sensors, Handbook, CRC Press, 1999. Edgar Callway – Wireless Sensors Networks, CRC Press, 2003. Jacob Fraden – Handbook of Modern Sensors, AIP Press, 1993. Brian Eggins – Chemical Sensors and Biosensors, J.Wiley, 2004. Corneliu Mondiru – Autoturism DACIA, Ed. Tehnica, 1990 International Workshop on Robotics in Alpe – Adria – Danube Region, RAAD05, CIMR, 2005