SlideShare a Scribd company logo
1 of 9
Download to read offline
Roboti industriali sisteme bionice-roboti umanoizi-lucrari roboti,megatronica
roboti umanoizi

Un robot e e un operator mecanic sau virtual, artificial. Robotul e un sistem
compus din mai multe elemente: mecanica, senzori si actori precum si un
mecanism de directionare. Mecanica robotului stabile infatisarea robotului si
miscarile posibileale robotului pe timp de functionare. Senzorii si actuatorii
robotului au fost intrebuintati la interactia cu mediul sistemului. Mecanismul de
directionare are grija ca robotul sa-si indeplineasca obiectivul cu succes, evaluand
de exemplu informatiile senzorilor. Acest mecanism regleaza motoarele robotului
si planifica miscarile robotului ce trebuiesc efectuate.

Istoria robotului

Bazele robotilor de azi stau mult mai departe. Primele modele de masini pot fi mai
degraba numite automate (provenind din grecescul automatos, ce se misca singur).
Acea nu puteau executa decat cate un singur obiectiv, fiind constranse de
constructie. Cu descoperirea ceasului mecanic din secolul XIV s-a deschis calea
unor posibilitati noi si complexe. Nu mult dupa aceea au aparut primele masini, ce
semanau indepartat cu robotii de azi. Posibil era insa numai ca miscarile sa urmeze
una dupa alta, fara sa fie nevoie de interventia manuala in acel sistem.Dezvoltarea
electrotehnicii din secolul XX a adus cu sine si o dezvoltare a roboticii. Printre
primii roboti mobili se numara sistemul Elmer si Elsie construit de William Grey
Walter in anul 1948. Ace triciclete se puteau indrepta spre o sursa de lumina si
puteau sa recunoasca coliziuni in imprejurimi. Anul 1956 e considerat ca anul
nasterii a robotului industrial. George Devol a depus candidatura in acest an in
SUA pt. un patent pt. "transferul programat de articole". Cativa ani dupa aceea a
construit impreuna cu Joseph Engelberger UNIMATE. Acest robot de cca. doua
tone a fost mai intai introdus in montarea de iconoscoape pt. televizoare, gasindu-si
apoi drumul in industria automobila. Programele pt. acest robot au fost salvate sub
forma de comenzi directionate pt. motoare pe un cilindru magnetic. Din acest
moment se introduc roboti industriali ca UNIMATE in multe domenii ale
productiei fiind permanent dezvoltati mai departe pt. a putea face fata cererilor
complexe ce li se impun. Beneficiile introducerii robotilor in industrie includ
managementul controlului si al productivitatii si crerea evidenta a calitatii
produselor. Robotii pot lucra zi si noapte fara a obosi ori a-si reduce performanta.
Consecvent realizeaza reduceri substantiale ale pretului de cost in primul rand prin
reducerea consumurilor de materii prime si al prelucrarii automate a acestora. De
asemenea utilizarea robotilor aduce avantaje pe piata concurentiala. Prin
dezvoltarea rapida a industriei si a tehnicii de calcul, putem observa evolutia
robotilor industriali catre generatiile inteligente ce le ofera caracteristica de a
"intelege" mediul in ce lucreaza. Structura generala a robotilor industriali depinde
foarte mult de utilitatea si scopul pt. care au fost produsi. Functiile de baza au fost
reprezentate de:

      subsistemul cinematic a robotului;
      subsistemul de actionare a robotului ;
      subsistemul de comanda si programare a robotului ;
      subsistemul senzorial a robotului .

Subsistemul cinematic a robotului cuprinde structura capabila sa execute miscarile
pt. a actiona asupra mediului inconjurator. Astfel in functie de mediul in ce e
folosit, robotul poate fi dotat cu:

      roti;
      senile;
      picioare mecanice;
      diversi suporti
      benzi transportoare

Organul de executie al robotului e alcatuit dintr-un lant cinematic inchis ori deschis
oferind diverse grade de libertate prin intermediul carora dispozitivul de lucru
poate actiona:

      mana mecanica;
      dispozitiv de manevrare;
      dispozitiv de apucare

 Ace dispozitive finale ale robotului ce interactioneaza direct cu prelucrarea finala
a obiectelor supuse unui ciclu de productie, pot fi inlocuite cu dispozitive
specializate pt. anumite operatii tehnologice: vopsire, sudare, testare etc. Forma si
mecanismele de miscare a robotilor industriali depind de sistemul de coordonate in
ce se realizeaza miscarea diverselor segmente. Daca in situatiile unor coordonate
cilindrice si sferice, robotii au grade relativ reduse de miscare, in coordonatele
polare prezinta un coeficient ridicat de antropomorfism. Ansamblu alcatuit din
"brat", "antebrat" legate prin articulatii "cot" se poate deplasa atat in plan orizontal
cat si vertical. In prezent s-au impus solutii de incheieturi cu trei axe de rotatie
dotate cu servo-comenzi ce permit o pozitionara usoara. In ceea ce prive
dispozitivele de apucare a robotului , pe langa sistemele clasice de apucare cu
"degete" robotii industriali pot fi dotati si cu alte modalitati de apucare: vacumatic,
magnetic etc. Dispozitivele de prehensiune trebuie sa corespunda dorintei
utilizatorului, fiind o conditie determinanta pt. succesul unei aplicatii cu roboti
industriali. O alta caracteristica importanta a robotului e reprezentata de
subsistemul senzorial al robotilor in stransa legatura cu subsistemul de comanda si
programare. Daca in anii '80 erau folosite benzile de hartie perforate pt.
introducerea software-ului, in zilele noastre au fost folosite cipuri evoluate ce ofera
in anumite situatii putere de "decizie". Astfel, in septembrie '94 notiunea de robot
industrial cunoaste o alternativa in sistemul de actionare: actionarea prin
intermediul retelei World Wide Web. Astfel prin intermediul unui computer
conectat la Internet se realiza posibilitatea de a accesa si controla roborul. Ecranul
de control oferea utilizatorului suficiente informatii pt. a decide miscarea roborului
intr-un spatiu cartesian catre urmatoarea destinatie. Sunt folosite cele trei
coordonate x,y,z de miscare in spatiu. Este poate unul dintre cele mai bune
exemple de implementare cinematica si senzoriala. Experimentul de mai sus,
efectuat in Australia, a avut rolul de a stimula imaginatia si de a arata ca in acest
moment, datorita existentei unei infrastrsucturi computerizate mondiale, caile de
cunoastere au fost fara limite. De altfel tot acest sistem e condus de roboti
"inteligenti" ce pot face milioane de interconectari pe secunda.

Robotica

Aparitia deasa a robotilor in film si literatura a atras atentia stiintei asupra acestui
tip de masini. Domeniul stiintific, ce se ocupa de constructia robotilor se nume
robotica. Termenul a fost folosit pt. prima data in 1942 de Isaac Asimov in cartea
sa, Runaround. Un domeniu general teoretic stiintific, ce se ocupa de roboti, nu
exista. Acea sunt mai ales subdomenii ale informaticii.

Tehnica de baza a robotului

Robotii au fost realizati mai ales prin combinatia disciplinelor: mecanica,
electrotehnica si informatica. Intre timp s-a creat din legatura acestora mecatronica.
Pentru realizarea de sisteme autonome (care sa gaseasca singure solutii) e necesara
legatura a cat mai multor discipline de robotica. Aici se pune accent pe legatura
conceptelor de inteligenta artificiala ori neuroinformatica (parte a informaticii)
precum si idealul lor biologic biocibernetica (parte a biologiei). Din legatura intre
biologie si tehnica s-a dezvoltat bionica. Cele mai importante componente ale
robotilor au fost senzorii, ce permit mobilitatea acestora in mediu si o dirijare cat
mai precisa. Un robot nu trebuie neaparat sa poata sa actioneze autonom, fapt pt. ce
se distinge intre un robot autonom si unul teleghidat.
Tipuri de roboti

Termenul de robot descrie un domeniu destul de vast, cauza din ce robotii au fost
sortati in multe categorii. Iata cateva din acea:

   1.   Robot autonom mobil
   2.   Robot umanoid
   3.   Robot industrial
   4.   Robot de servicii
   5.   Robot jucarie
   6.   Robot explorator
   7.   Robot pasitor
   8.   Robot BEAM
   9.   Robot umanoid

Imaginea robotilor umanoizi a luat forma in literatura, mai ales in romanele lui
Isaac Asimov in anii 1940. Acesti roboti au fost pt. un timp lung irealizabili. Pentru
realizarea lor trebuiesc rezolvate multe probleme importante. Ei trebuie sa
actioneze si sa reactioneze autonom in mediu, mobilitatea lor fiind restransa la cele
doua picioare ca locomotie. Pe deasupra mai trebuie sa fie capabili de a lucra cu
bratele si mainile. Din anul 2000 probleme de baza par sa fie rezolvate. Intre timp
apar dezvoltari noi in acest domeniu. Robotii umanoizi pot fi clasificati ca roboti
pasitori.

Robot industrial

George Devol a inregistrat in anul 1954 primul patent pt. un robot industrial.
Robotii industriali din prezent nu au fost de obicei mobili. Dupa forma si functia
lor, domeniul lor operational e restrans. Ei au fost introdusi pt. prima oara pe linia
de productia a General Motors in 1961. Robotii industriali au fost folositi prima
data in Germania la lucrari de sudura incepand din 1970.Printre robotii industriali
se numara si robotii de portale, ce sunt introdusi in productia de wafere, in
instalatii de turnat colofoniu ori la masurari. In prezent robotii industriali executa si
probleme de maniabilitate.

Logistica industriala.

Perirobotica e un ansamblu mijloace de stocare, depozitare, gestiune, transport
intern, transfer si alimentare cu semifabricate, scule, dispozitive si alte materii
principale si materiale . Acea difera ca :
dimensiuni,
      greutate,
      complexitate,
      nr de piese,
      timp de productie

Robotica medicala are scopuri ca:



      ajutorarea pacientilor : proteze, orteze, teleteze . nu se pune problema la
      inlocuirea org int, asistenta acestora(pacemaker), proteze auditive si vizuale
      pt. ca acea nu executa modificare asupra mediului .
      Ajutorarea practicantilor(medici): nu in substituirea infirmierelor ori a
      laborantilor ci in microchirurgie, endochirurgie si telechirurgie
      Utilizarea robotilor la ajutorarea handicapatilor:

Sarcini ale robotului : alimentatie, igiena, casnice, comunicare, hobby .

Cerinte impuse robotului : transparenta functionala , montarea, invatarea
handicapului, limite in utilizare(mecanice, comanda si control, securitate),
intretinere, dependenta, biologie, financiare. Robotica militara are scop reducerea
costurilor umane si materiale .Utilizari : stringere de info, depistarea tintelor,
recuperarea si dezarmarea focoaselor active, sprijin logistic,curatarea mediilor
toxice, plantarea de senzori sub pamint si subacvatice, deminare, refacerea
soselelor avariate, soft-kill, act in medii ostile, spionaj .RPV ori UAV – vehicule
pilotate prin telecomanda. Robot de aparare Predator: actionat pe o raza de 30 km,
localizare laser, senzori pt. identificarea terenului, scanere cu infrarosii si radar,
senzori electromagnetici de miscare . SIPE- lab de iniginerie umana a armatei SUA
au elaborat exoscheletul inteligent ce dispune de vedere pe timp de noapte, formata
din 7 straturi protectoare, amplificator forta, motorizat, dotat cu senzori si arme,
scheletul poate merge 15 km in timp ce omul doarme .

Aplicatii robotizate in armata :racheta de croaziera Tomahawk programata sa
actioneze independent, infestarea cu nanoboti(convertesc sunetul in energie si pot
influenta radarul, calculatorul, motoarele de avion, centrele de comanda) . Riscuri :
comanda de catre inamici, greseli in programare, nu se pot prevedea toate
problemele ce apar, defectarea ori scaparea de sub control, roboti ucigasi ce nu
deosebesc inamicul ce ataca de cel ce vrea sa se predea .
Semnale utilizate in conducerea robotilor :

Semnale mioelectrice ale robotului : motoneuron – excitarea chimica – excitarea
electrica a fibre nervoase – diferenta de potential ce creeaza curenti locali .

   1. Miscarile capului : 3 translatii , 3 rotatii – inainte-inapoi
   2. Miscarile globilor oculari .
   3. Semnale sonore repr tendintele cele mai probabile de utilizarea in viitor .



Instalatii de transfer ale robotului :

Echipamente de transport uzinal ce se impart in :

      Transportoare : a) cu organ flexibil(cu banda, cu placi, cu cupe) ; b)fara
      organ flexibil( oscilante, gravitationale, pneumatice, elicoidale) ;
      c)mobile(carucioare manuale, strivitoare, motostivuitoare,
      electrostivuitoare) ;
      Echipamente de ridicat – destinate ridic sarcinilor individuale pe dist mici .
      Functionarea lor in principiu : apucarea sarcimilor, deplasare, depunere .

Clasificarea robotului :

      dupa mediu – roboti de suprafata, roboti aerieni,roboti submarini ;
      dupa constitutie – roboti monocorp , roboti multicorp ;
      dupa locomotie – roboti cu roti, roboti cu senile, roboti cu labe, combinate .



Grade de mobilitate ale robotului – DDL ori DOF . Aplicatii ale robotilor mobili –
dezafectarea centralelor nucleare, lucrul in spatiu si pe alte planete, aplicatii
industriale ( roboti de inspectie, roboti de transport uzinal), aplicatii in traficul
rutier .Robotii mobili difera in functionare fata de roboti industriali . Din aceasta
cauza problematica robotului mobili e diferita de cea a robotului industriali .



Problemele unui robot mobil sunt :

1)stabilitatea vehiculului ;
2)propulsia robotului;

3)comanda si controlul robotului – daca robotul se deplaseaza singur avem
probleme cu soft-urile (alegerea traseului si ocolirea obstacolelor) .Daca rob e
telecomandat ori radioghidat sunt probleme legate de transmiterea si primirea
informatiilor de la robot .



Contactul cu solul si stabilitatea robotului – exceptind cazul unui sol plan un
solid va avea contact cu solul in 3 puncte . Pentru a cre performantele se tinde sa se
mareasca nr punctelor de contact, lucru realizabil prin adaugarea unor mobilitati
suplimentare vehicolului . Solutii : mobilitati active(suspensie activa, pliere) ,
mobilitati pasive ( suspensie pasiva, sasiu mobil)

Stabilitatea robotului – consta in mentinerea de catre vehicul a unei pozitii
adecvate in depeplasarea pe suprafata . Daca solul e relativ plan nu sunt efecte
dinamice si vehicolul nu are organ de prehensiune activ, vehicolul e stabil daca
verticala prin centrul de greutate cade in interiorul poligonului de sustentatie .

Metode de crerea stabilitatii a robotului:

   1.   Marirea poligonului de sustentatie,
   2.   coborirea centrului de greutate,
   3.   modificarea varfului poligonului,
   4.   acrosarea de suprafata,
   5.   utilizarea de mijlace anexa .



Unele vehicule sunt capabile sa se intoarca singure in pozitia de stabilitate (unele
pasitoare ori multicorp) .

Terminologie in robotica

Locomotia robotului– pt. a se deplasa un vehicol trebuie sa invinga un numar de
forte , rezistente producand o forta matrice superioara . Forta de tractiune va fi
forta matrice minus cea rezistenta .

Labele robotului – roboti pasitori – utilizate pe terenuri foarte accidentate si soluri
moi . Forta rezistenta foarte mica iar forta matrice utilizeaza aderenta la sol .
Rotile robotului – cele mai potrivite pt. un sol plan ori cu denivelari mici . Daca
solul e moale se scufunda roata in sol si rezultand forte rezistente mari . Forta
matrice produsa prin frecarea rotii de sol, pt a mari duce la marirea numarului
rotilor matrice diminuarea scufundarii rotii si / ori dotarea cu dinti .

Senilele robotului – sunt ca o roata cu forta foarte mare . Se diminueaza presiunea
pe sol si respectiv scufundarea rotii(senilei) in sol .

Deficientele robotului : - pierderi energetice importante, posibilitatea patrunderii
de corpuri straine intre senila si galetii de sustinere , senila e sensibila la forma
solului, nu se poate merge , teoretic decat in linie dreapta .

Stabilitatea si ocolirea obstacolelor robotului– unul din obiectivele importante la
roboti mobili e ocolirea obstacolelor . In cazul vehiculul pe roti ocolirea
obstacolelor depinde de : marimea obstacolului, marimea rotilor vehiculului, garda
la sol . Ocolirea obstcolelor de catre roboti pasitori se face mai usor .

Atelierul de lucru al robotului(FMS) – e o unitate de productie (prelucrare ori
asamblare) automatizata avand ca proprietate fundamentala adaptarea la natura si
cantitatea productiei cu o foarte buna productivitate .

Celula flexibila a robotului– e un mini atelier flexibil cu o simpla masina unealta .
Functii – aducerea piesei semifabricate si pozitionarea pe masina unealta,
prelucrarea piesei, scoaterea piesei dupa prelucrare, controlul piesei, depozitarea
piese(buna-rebut), operatii auxiliare( controlul calitatii sculelor, schimbarea lor sau
reconditionarea – ascutirea) .

Atelierul flexibil al robotului– inca nu exista norme pt. a defini un atelier flexibil,
tehnica nu e stabilizata, existind un numar mare de solutii acea fiind o functie de
inventia posibila . Componenta unui atelier flexibil – sitem de fabricatie(montaj)
cu masini unelte echipate pt. a semnala erorile( dispozitiv de masura), sisteme de
transfer, sisteme de comanda asigurand gestiunea (pieselor, sculelor, anomaliilor,
optimizarea incarcarii masini unelte), sisteme de stocare, dispozitive de masura in
timp real ce permite corectarea pieselor realizate .

Microrobotica

Clasificare Microroboticii :

      1-10 mm – tehnici asemanatoare de uzinare tridimensionala ;
      0,1 – 1 mm – microrobotica – probleme de uznaj ;
<1mm – nanorobotica – bidimensionala .

 Domenii de utilizare – a) Industrie (microuzinaj, microsenzori) ; b)Medicina si
biotehnologie (model mobil autonom, microcapsula) c)Medii extreme (spatiu
cosmic, submarin, temp ridicate sau scazute, mediu radioactiv) d)Domeniu militar

Metodelele microroboticii :

      MEMS (Micro-Electromechanical-System) – utilizarea tehnologiilor din
      industria semiconductorilor(siliciu) .
      Asamblarea pieselor minuscule (molecule) cu ajutorul unui cod ca la AND .
      Miniaturizarea succesiva a unei masini-unelte pina ajunge sa manipuleze
      atomi .

Teleoperare – e robotica mediilor ostile . Domenii de aplicare – nuclear, electric,
exploziv, submarin, spatial, protectie civila, medii sterile medicale ; Teleoperare –
operatie executata la distanta ( in afara volumului de lucru al mainii omului) . Se
extinde la muncile ce depasesc capacitatile fizice ale omului cum sunt : greutati
mari, manipulare elementelor microscopice, munci periculoase (medii ostile) .

Caracteristicile teleoperarii – 1) realizeaza actiuni fizice complexe si putin
previzibile, in medii putin cunoscute ; 2)Realizeaza actiuni la distanta de postul de
comanda ; 3) Comanda realizata de om ce are o prezenta cvasipermanenta( robotii
de teleoperare se mai numesc de cooperare fata de roboti de substitutie) . Struct
mecanica condusa de om are o replica aproape identica in zona de lucru . Cu
predilectie utilizata in medii nucleare si explozive, spatii de lucru, blindaj-fereastra
. Operatorul are in mina un maner, dincolo penseta . Sunt legate mecanic in asa fel
incit orice miscare aplicata la o extremitate redusa la cealalta .

Mecanic – difera prin faptul ca, in partea master se gasesc mecanisme accesorii
.Transmisiile utilizate sunt cu cabluri fire sau angrenaje . Teleoperarea motorizata
– e asemanatoare cu cea mecanica, diferenta constind in faptul ca la partea slave au
fost introduse motoare pt. a mari capacitatea (kg) ce poate fi manipulata .
Motoarele utilizate sunt motoare electrice (de obicei) . Pentru a realiza o mai buna
dexteritate dupa 1970 au fost introdusi senzori atat la partea scave cat si la partea
master . Senzori externi : sisteme de radare video, sisteme de retur de efort .

More Related Content

Similar to Roboti industriali sisteme bionice

Robotica avansata info
Robotica avansata infoRobotica avansata info
Robotica avansata infoTania564495
 
The history of computer systems.
The history of computer systems.The history of computer systems.
The history of computer systems.Codrin Pruteanu
 
AT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologica
AT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologicaAT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologica
AT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologicaIOANR
 

Similar to Roboti industriali sisteme bionice (7)

Robotica avansată
Robotica avansatăRobotica avansată
Robotica avansată
 
Robotica avansata info
Robotica avansata infoRobotica avansata info
Robotica avansata info
 
Robotica avansata
Robotica avansataRobotica avansata
Robotica avansata
 
The history of computer systems.
The history of computer systems.The history of computer systems.
The history of computer systems.
 
AT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologica
AT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologicaAT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologica
AT Scenarii pentru secolul xxi- 7 Singularitatea tehnologica
 
Robotica avansata
Robotica avansataRobotica avansata
Robotica avansata
 
Robotica avansata
Robotica avansataRobotica avansata
Robotica avansata
 

More from didacticaro

Apa material teoretic
Apa material teoreticApa material teoretic
Apa material teoreticdidacticaro
 
Apele termale sunt ape minerale care au surse subterane
Apele termale sunt ape minerale care au surse subteraneApele termale sunt ape minerale care au surse subterane
Apele termale sunt ape minerale care au surse subteranedidacticaro
 
Tehnologiabionic
TehnologiabionicTehnologiabionic
Tehnologiabionicdidacticaro
 
Test oscilatii mecanice 1
Test oscilatii mecanice 1Test oscilatii mecanice 1
Test oscilatii mecanice 1didacticaro
 
Refractia negativa
Refractia negativaRefractia negativa
Refractia negativadidacticaro
 
Revista de fizica
Revista de fizicaRevista de fizica
Revista de fizicadidacticaro
 
Radioactivitatea naturală
Radioactivitatea naturalăRadioactivitatea naturală
Radioactivitatea naturalădidacticaro
 
Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2didacticaro
 
Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2didacticaro
 
Fortadeformatoare Si Fortaelastica
Fortadeformatoare Si FortaelasticaFortadeformatoare Si Fortaelastica
Fortadeformatoare Si Fortaelasticadidacticaro
 
Miscarea Uniforma Si Variata Versiunea 1 2
Miscarea Uniforma Si Variata   Versiunea 1 2Miscarea Uniforma Si Variata   Versiunea 1 2
Miscarea Uniforma Si Variata Versiunea 1 2didacticaro
 
Drogul – Pericol Pentru ToţI!
Drogul – Pericol Pentru ToţI!Drogul – Pericol Pentru ToţI!
Drogul – Pericol Pentru ToţI!didacticaro
 
0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Noua
0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Noua0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Noua
0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Nouadidacticaro
 
Energiaelectrica Efectjoule Aplicatii
Energiaelectrica Efectjoule AplicatiiEnergiaelectrica Efectjoule Aplicatii
Energiaelectrica Efectjoule Aplicatiididacticaro
 
Forta Gravitationala
Forta GravitationalaForta Gravitationala
Forta Gravitationaladidacticaro
 

More from didacticaro (20)

Eseu apa
Eseu apaEseu apa
Eseu apa
 
Apa material teoretic
Apa material teoreticApa material teoretic
Apa material teoretic
 
Apele termale sunt ape minerale care au surse subterane
Apele termale sunt ape minerale care au surse subteraneApele termale sunt ape minerale care au surse subterane
Apele termale sunt ape minerale care au surse subterane
 
Ecranare
EcranareEcranare
Ecranare
 
Tehnologiabionic
TehnologiabionicTehnologiabionic
Tehnologiabionic
 
Test oscilatii mecanice 1
Test oscilatii mecanice 1Test oscilatii mecanice 1
Test oscilatii mecanice 1
 
Refractia negativa
Refractia negativaRefractia negativa
Refractia negativa
 
Revista de fizica
Revista de fizicaRevista de fizica
Revista de fizica
 
Radioactivitatea naturală
Radioactivitatea naturalăRadioactivitatea naturală
Radioactivitatea naturală
 
Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2
 
Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2Curiozitati din astrofizica2
Curiozitati din astrofizica2
 
Soarele
SoareleSoarele
Soarele
 
Fortadeformatoare Si Fortaelastica
Fortadeformatoare Si FortaelasticaFortadeformatoare Si Fortaelastica
Fortadeformatoare Si Fortaelastica
 
Miscarea Uniforma Si Variata Versiunea 1 2
Miscarea Uniforma Si Variata   Versiunea 1 2Miscarea Uniforma Si Variata   Versiunea 1 2
Miscarea Uniforma Si Variata Versiunea 1 2
 
Valuri
ValuriValuri
Valuri
 
Drogul – Pericol Pentru ToţI!
Drogul – Pericol Pentru ToţI!Drogul – Pericol Pentru ToţI!
Drogul – Pericol Pentru ToţI!
 
0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Noua
0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Noua0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Noua
0reflexia Si Refractia Luminii Pentruliceu Versiunea2 Noua
 
Energiaelectrica Efectjoule Aplicatii
Energiaelectrica Efectjoule AplicatiiEnergiaelectrica Efectjoule Aplicatii
Energiaelectrica Efectjoule Aplicatii
 
Forta Gravitationala
Forta GravitationalaForta Gravitationala
Forta Gravitationala
 
Unde Mecanice
Unde MecaniceUnde Mecanice
Unde Mecanice
 

Roboti industriali sisteme bionice

  • 1. Roboti industriali sisteme bionice-roboti umanoizi-lucrari roboti,megatronica roboti umanoizi Un robot e e un operator mecanic sau virtual, artificial. Robotul e un sistem compus din mai multe elemente: mecanica, senzori si actori precum si un mecanism de directionare. Mecanica robotului stabile infatisarea robotului si miscarile posibileale robotului pe timp de functionare. Senzorii si actuatorii robotului au fost intrebuintati la interactia cu mediul sistemului. Mecanismul de directionare are grija ca robotul sa-si indeplineasca obiectivul cu succes, evaluand de exemplu informatiile senzorilor. Acest mecanism regleaza motoarele robotului si planifica miscarile robotului ce trebuiesc efectuate. Istoria robotului Bazele robotilor de azi stau mult mai departe. Primele modele de masini pot fi mai degraba numite automate (provenind din grecescul automatos, ce se misca singur). Acea nu puteau executa decat cate un singur obiectiv, fiind constranse de constructie. Cu descoperirea ceasului mecanic din secolul XIV s-a deschis calea unor posibilitati noi si complexe. Nu mult dupa aceea au aparut primele masini, ce semanau indepartat cu robotii de azi. Posibil era insa numai ca miscarile sa urmeze una dupa alta, fara sa fie nevoie de interventia manuala in acel sistem.Dezvoltarea electrotehnicii din secolul XX a adus cu sine si o dezvoltare a roboticii. Printre primii roboti mobili se numara sistemul Elmer si Elsie construit de William Grey Walter in anul 1948. Ace triciclete se puteau indrepta spre o sursa de lumina si puteau sa recunoasca coliziuni in imprejurimi. Anul 1956 e considerat ca anul nasterii a robotului industrial. George Devol a depus candidatura in acest an in SUA pt. un patent pt. "transferul programat de articole". Cativa ani dupa aceea a construit impreuna cu Joseph Engelberger UNIMATE. Acest robot de cca. doua tone a fost mai intai introdus in montarea de iconoscoape pt. televizoare, gasindu-si apoi drumul in industria automobila. Programele pt. acest robot au fost salvate sub forma de comenzi directionate pt. motoare pe un cilindru magnetic. Din acest moment se introduc roboti industriali ca UNIMATE in multe domenii ale productiei fiind permanent dezvoltati mai departe pt. a putea face fata cererilor complexe ce li se impun. Beneficiile introducerii robotilor in industrie includ managementul controlului si al productivitatii si crerea evidenta a calitatii produselor. Robotii pot lucra zi si noapte fara a obosi ori a-si reduce performanta. Consecvent realizeaza reduceri substantiale ale pretului de cost in primul rand prin reducerea consumurilor de materii prime si al prelucrarii automate a acestora. De asemenea utilizarea robotilor aduce avantaje pe piata concurentiala. Prin dezvoltarea rapida a industriei si a tehnicii de calcul, putem observa evolutia
  • 2. robotilor industriali catre generatiile inteligente ce le ofera caracteristica de a "intelege" mediul in ce lucreaza. Structura generala a robotilor industriali depinde foarte mult de utilitatea si scopul pt. care au fost produsi. Functiile de baza au fost reprezentate de: subsistemul cinematic a robotului; subsistemul de actionare a robotului ; subsistemul de comanda si programare a robotului ; subsistemul senzorial a robotului . Subsistemul cinematic a robotului cuprinde structura capabila sa execute miscarile pt. a actiona asupra mediului inconjurator. Astfel in functie de mediul in ce e folosit, robotul poate fi dotat cu: roti; senile; picioare mecanice; diversi suporti benzi transportoare Organul de executie al robotului e alcatuit dintr-un lant cinematic inchis ori deschis oferind diverse grade de libertate prin intermediul carora dispozitivul de lucru poate actiona: mana mecanica; dispozitiv de manevrare; dispozitiv de apucare Ace dispozitive finale ale robotului ce interactioneaza direct cu prelucrarea finala a obiectelor supuse unui ciclu de productie, pot fi inlocuite cu dispozitive specializate pt. anumite operatii tehnologice: vopsire, sudare, testare etc. Forma si mecanismele de miscare a robotilor industriali depind de sistemul de coordonate in ce se realizeaza miscarea diverselor segmente. Daca in situatiile unor coordonate cilindrice si sferice, robotii au grade relativ reduse de miscare, in coordonatele polare prezinta un coeficient ridicat de antropomorfism. Ansamblu alcatuit din "brat", "antebrat" legate prin articulatii "cot" se poate deplasa atat in plan orizontal cat si vertical. In prezent s-au impus solutii de incheieturi cu trei axe de rotatie dotate cu servo-comenzi ce permit o pozitionara usoara. In ceea ce prive dispozitivele de apucare a robotului , pe langa sistemele clasice de apucare cu "degete" robotii industriali pot fi dotati si cu alte modalitati de apucare: vacumatic, magnetic etc. Dispozitivele de prehensiune trebuie sa corespunda dorintei
  • 3. utilizatorului, fiind o conditie determinanta pt. succesul unei aplicatii cu roboti industriali. O alta caracteristica importanta a robotului e reprezentata de subsistemul senzorial al robotilor in stransa legatura cu subsistemul de comanda si programare. Daca in anii '80 erau folosite benzile de hartie perforate pt. introducerea software-ului, in zilele noastre au fost folosite cipuri evoluate ce ofera in anumite situatii putere de "decizie". Astfel, in septembrie '94 notiunea de robot industrial cunoaste o alternativa in sistemul de actionare: actionarea prin intermediul retelei World Wide Web. Astfel prin intermediul unui computer conectat la Internet se realiza posibilitatea de a accesa si controla roborul. Ecranul de control oferea utilizatorului suficiente informatii pt. a decide miscarea roborului intr-un spatiu cartesian catre urmatoarea destinatie. Sunt folosite cele trei coordonate x,y,z de miscare in spatiu. Este poate unul dintre cele mai bune exemple de implementare cinematica si senzoriala. Experimentul de mai sus, efectuat in Australia, a avut rolul de a stimula imaginatia si de a arata ca in acest moment, datorita existentei unei infrastrsucturi computerizate mondiale, caile de cunoastere au fost fara limite. De altfel tot acest sistem e condus de roboti "inteligenti" ce pot face milioane de interconectari pe secunda. Robotica Aparitia deasa a robotilor in film si literatura a atras atentia stiintei asupra acestui tip de masini. Domeniul stiintific, ce se ocupa de constructia robotilor se nume robotica. Termenul a fost folosit pt. prima data in 1942 de Isaac Asimov in cartea sa, Runaround. Un domeniu general teoretic stiintific, ce se ocupa de roboti, nu exista. Acea sunt mai ales subdomenii ale informaticii. Tehnica de baza a robotului Robotii au fost realizati mai ales prin combinatia disciplinelor: mecanica, electrotehnica si informatica. Intre timp s-a creat din legatura acestora mecatronica. Pentru realizarea de sisteme autonome (care sa gaseasca singure solutii) e necesara legatura a cat mai multor discipline de robotica. Aici se pune accent pe legatura conceptelor de inteligenta artificiala ori neuroinformatica (parte a informaticii) precum si idealul lor biologic biocibernetica (parte a biologiei). Din legatura intre biologie si tehnica s-a dezvoltat bionica. Cele mai importante componente ale robotilor au fost senzorii, ce permit mobilitatea acestora in mediu si o dirijare cat mai precisa. Un robot nu trebuie neaparat sa poata sa actioneze autonom, fapt pt. ce se distinge intre un robot autonom si unul teleghidat.
  • 4. Tipuri de roboti Termenul de robot descrie un domeniu destul de vast, cauza din ce robotii au fost sortati in multe categorii. Iata cateva din acea: 1. Robot autonom mobil 2. Robot umanoid 3. Robot industrial 4. Robot de servicii 5. Robot jucarie 6. Robot explorator 7. Robot pasitor 8. Robot BEAM 9. Robot umanoid Imaginea robotilor umanoizi a luat forma in literatura, mai ales in romanele lui Isaac Asimov in anii 1940. Acesti roboti au fost pt. un timp lung irealizabili. Pentru realizarea lor trebuiesc rezolvate multe probleme importante. Ei trebuie sa actioneze si sa reactioneze autonom in mediu, mobilitatea lor fiind restransa la cele doua picioare ca locomotie. Pe deasupra mai trebuie sa fie capabili de a lucra cu bratele si mainile. Din anul 2000 probleme de baza par sa fie rezolvate. Intre timp apar dezvoltari noi in acest domeniu. Robotii umanoizi pot fi clasificati ca roboti pasitori. Robot industrial George Devol a inregistrat in anul 1954 primul patent pt. un robot industrial. Robotii industriali din prezent nu au fost de obicei mobili. Dupa forma si functia lor, domeniul lor operational e restrans. Ei au fost introdusi pt. prima oara pe linia de productia a General Motors in 1961. Robotii industriali au fost folositi prima data in Germania la lucrari de sudura incepand din 1970.Printre robotii industriali se numara si robotii de portale, ce sunt introdusi in productia de wafere, in instalatii de turnat colofoniu ori la masurari. In prezent robotii industriali executa si probleme de maniabilitate. Logistica industriala. Perirobotica e un ansamblu mijloace de stocare, depozitare, gestiune, transport intern, transfer si alimentare cu semifabricate, scule, dispozitive si alte materii principale si materiale . Acea difera ca :
  • 5. dimensiuni, greutate, complexitate, nr de piese, timp de productie Robotica medicala are scopuri ca: ajutorarea pacientilor : proteze, orteze, teleteze . nu se pune problema la inlocuirea org int, asistenta acestora(pacemaker), proteze auditive si vizuale pt. ca acea nu executa modificare asupra mediului . Ajutorarea practicantilor(medici): nu in substituirea infirmierelor ori a laborantilor ci in microchirurgie, endochirurgie si telechirurgie Utilizarea robotilor la ajutorarea handicapatilor: Sarcini ale robotului : alimentatie, igiena, casnice, comunicare, hobby . Cerinte impuse robotului : transparenta functionala , montarea, invatarea handicapului, limite in utilizare(mecanice, comanda si control, securitate), intretinere, dependenta, biologie, financiare. Robotica militara are scop reducerea costurilor umane si materiale .Utilizari : stringere de info, depistarea tintelor, recuperarea si dezarmarea focoaselor active, sprijin logistic,curatarea mediilor toxice, plantarea de senzori sub pamint si subacvatice, deminare, refacerea soselelor avariate, soft-kill, act in medii ostile, spionaj .RPV ori UAV – vehicule pilotate prin telecomanda. Robot de aparare Predator: actionat pe o raza de 30 km, localizare laser, senzori pt. identificarea terenului, scanere cu infrarosii si radar, senzori electromagnetici de miscare . SIPE- lab de iniginerie umana a armatei SUA au elaborat exoscheletul inteligent ce dispune de vedere pe timp de noapte, formata din 7 straturi protectoare, amplificator forta, motorizat, dotat cu senzori si arme, scheletul poate merge 15 km in timp ce omul doarme . Aplicatii robotizate in armata :racheta de croaziera Tomahawk programata sa actioneze independent, infestarea cu nanoboti(convertesc sunetul in energie si pot influenta radarul, calculatorul, motoarele de avion, centrele de comanda) . Riscuri : comanda de catre inamici, greseli in programare, nu se pot prevedea toate problemele ce apar, defectarea ori scaparea de sub control, roboti ucigasi ce nu deosebesc inamicul ce ataca de cel ce vrea sa se predea .
  • 6. Semnale utilizate in conducerea robotilor : Semnale mioelectrice ale robotului : motoneuron – excitarea chimica – excitarea electrica a fibre nervoase – diferenta de potential ce creeaza curenti locali . 1. Miscarile capului : 3 translatii , 3 rotatii – inainte-inapoi 2. Miscarile globilor oculari . 3. Semnale sonore repr tendintele cele mai probabile de utilizarea in viitor . Instalatii de transfer ale robotului : Echipamente de transport uzinal ce se impart in : Transportoare : a) cu organ flexibil(cu banda, cu placi, cu cupe) ; b)fara organ flexibil( oscilante, gravitationale, pneumatice, elicoidale) ; c)mobile(carucioare manuale, strivitoare, motostivuitoare, electrostivuitoare) ; Echipamente de ridicat – destinate ridic sarcinilor individuale pe dist mici . Functionarea lor in principiu : apucarea sarcimilor, deplasare, depunere . Clasificarea robotului : dupa mediu – roboti de suprafata, roboti aerieni,roboti submarini ; dupa constitutie – roboti monocorp , roboti multicorp ; dupa locomotie – roboti cu roti, roboti cu senile, roboti cu labe, combinate . Grade de mobilitate ale robotului – DDL ori DOF . Aplicatii ale robotilor mobili – dezafectarea centralelor nucleare, lucrul in spatiu si pe alte planete, aplicatii industriale ( roboti de inspectie, roboti de transport uzinal), aplicatii in traficul rutier .Robotii mobili difera in functionare fata de roboti industriali . Din aceasta cauza problematica robotului mobili e diferita de cea a robotului industriali . Problemele unui robot mobil sunt : 1)stabilitatea vehiculului ;
  • 7. 2)propulsia robotului; 3)comanda si controlul robotului – daca robotul se deplaseaza singur avem probleme cu soft-urile (alegerea traseului si ocolirea obstacolelor) .Daca rob e telecomandat ori radioghidat sunt probleme legate de transmiterea si primirea informatiilor de la robot . Contactul cu solul si stabilitatea robotului – exceptind cazul unui sol plan un solid va avea contact cu solul in 3 puncte . Pentru a cre performantele se tinde sa se mareasca nr punctelor de contact, lucru realizabil prin adaugarea unor mobilitati suplimentare vehicolului . Solutii : mobilitati active(suspensie activa, pliere) , mobilitati pasive ( suspensie pasiva, sasiu mobil) Stabilitatea robotului – consta in mentinerea de catre vehicul a unei pozitii adecvate in depeplasarea pe suprafata . Daca solul e relativ plan nu sunt efecte dinamice si vehicolul nu are organ de prehensiune activ, vehicolul e stabil daca verticala prin centrul de greutate cade in interiorul poligonului de sustentatie . Metode de crerea stabilitatii a robotului: 1. Marirea poligonului de sustentatie, 2. coborirea centrului de greutate, 3. modificarea varfului poligonului, 4. acrosarea de suprafata, 5. utilizarea de mijlace anexa . Unele vehicule sunt capabile sa se intoarca singure in pozitia de stabilitate (unele pasitoare ori multicorp) . Terminologie in robotica Locomotia robotului– pt. a se deplasa un vehicol trebuie sa invinga un numar de forte , rezistente producand o forta matrice superioara . Forta de tractiune va fi forta matrice minus cea rezistenta . Labele robotului – roboti pasitori – utilizate pe terenuri foarte accidentate si soluri moi . Forta rezistenta foarte mica iar forta matrice utilizeaza aderenta la sol .
  • 8. Rotile robotului – cele mai potrivite pt. un sol plan ori cu denivelari mici . Daca solul e moale se scufunda roata in sol si rezultand forte rezistente mari . Forta matrice produsa prin frecarea rotii de sol, pt a mari duce la marirea numarului rotilor matrice diminuarea scufundarii rotii si / ori dotarea cu dinti . Senilele robotului – sunt ca o roata cu forta foarte mare . Se diminueaza presiunea pe sol si respectiv scufundarea rotii(senilei) in sol . Deficientele robotului : - pierderi energetice importante, posibilitatea patrunderii de corpuri straine intre senila si galetii de sustinere , senila e sensibila la forma solului, nu se poate merge , teoretic decat in linie dreapta . Stabilitatea si ocolirea obstacolelor robotului– unul din obiectivele importante la roboti mobili e ocolirea obstacolelor . In cazul vehiculul pe roti ocolirea obstacolelor depinde de : marimea obstacolului, marimea rotilor vehiculului, garda la sol . Ocolirea obstcolelor de catre roboti pasitori se face mai usor . Atelierul de lucru al robotului(FMS) – e o unitate de productie (prelucrare ori asamblare) automatizata avand ca proprietate fundamentala adaptarea la natura si cantitatea productiei cu o foarte buna productivitate . Celula flexibila a robotului– e un mini atelier flexibil cu o simpla masina unealta . Functii – aducerea piesei semifabricate si pozitionarea pe masina unealta, prelucrarea piesei, scoaterea piesei dupa prelucrare, controlul piesei, depozitarea piese(buna-rebut), operatii auxiliare( controlul calitatii sculelor, schimbarea lor sau reconditionarea – ascutirea) . Atelierul flexibil al robotului– inca nu exista norme pt. a defini un atelier flexibil, tehnica nu e stabilizata, existind un numar mare de solutii acea fiind o functie de inventia posibila . Componenta unui atelier flexibil – sitem de fabricatie(montaj) cu masini unelte echipate pt. a semnala erorile( dispozitiv de masura), sisteme de transfer, sisteme de comanda asigurand gestiunea (pieselor, sculelor, anomaliilor, optimizarea incarcarii masini unelte), sisteme de stocare, dispozitive de masura in timp real ce permite corectarea pieselor realizate . Microrobotica Clasificare Microroboticii : 1-10 mm – tehnici asemanatoare de uzinare tridimensionala ; 0,1 – 1 mm – microrobotica – probleme de uznaj ;
  • 9. <1mm – nanorobotica – bidimensionala . Domenii de utilizare – a) Industrie (microuzinaj, microsenzori) ; b)Medicina si biotehnologie (model mobil autonom, microcapsula) c)Medii extreme (spatiu cosmic, submarin, temp ridicate sau scazute, mediu radioactiv) d)Domeniu militar Metodelele microroboticii : MEMS (Micro-Electromechanical-System) – utilizarea tehnologiilor din industria semiconductorilor(siliciu) . Asamblarea pieselor minuscule (molecule) cu ajutorul unui cod ca la AND . Miniaturizarea succesiva a unei masini-unelte pina ajunge sa manipuleze atomi . Teleoperare – e robotica mediilor ostile . Domenii de aplicare – nuclear, electric, exploziv, submarin, spatial, protectie civila, medii sterile medicale ; Teleoperare – operatie executata la distanta ( in afara volumului de lucru al mainii omului) . Se extinde la muncile ce depasesc capacitatile fizice ale omului cum sunt : greutati mari, manipulare elementelor microscopice, munci periculoase (medii ostile) . Caracteristicile teleoperarii – 1) realizeaza actiuni fizice complexe si putin previzibile, in medii putin cunoscute ; 2)Realizeaza actiuni la distanta de postul de comanda ; 3) Comanda realizata de om ce are o prezenta cvasipermanenta( robotii de teleoperare se mai numesc de cooperare fata de roboti de substitutie) . Struct mecanica condusa de om are o replica aproape identica in zona de lucru . Cu predilectie utilizata in medii nucleare si explozive, spatii de lucru, blindaj-fereastra . Operatorul are in mina un maner, dincolo penseta . Sunt legate mecanic in asa fel incit orice miscare aplicata la o extremitate redusa la cealalta . Mecanic – difera prin faptul ca, in partea master se gasesc mecanisme accesorii .Transmisiile utilizate sunt cu cabluri fire sau angrenaje . Teleoperarea motorizata – e asemanatoare cu cea mecanica, diferenta constind in faptul ca la partea slave au fost introduse motoare pt. a mari capacitatea (kg) ce poate fi manipulata . Motoarele utilizate sunt motoare electrice (de obicei) . Pentru a realiza o mai buna dexteritate dupa 1970 au fost introdusi senzori atat la partea scave cat si la partea master . Senzori externi : sisteme de radare video, sisteme de retur de efort .