Upload
florea-marius
View
74
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Robotul SCARA Master
Citation preview
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)