Proiect roboti mobili

COLEGIUL TEHNIC TRAIAN VUIA

Trandafir Cristian

PROIECT DE SPECIALITATE TEMA: ROBOȚI MOBILI

CALIFICAREA PROFESIONALĂ: TEHNICIAN MECATRONIST

ÎNDRUMATOR: ING. OPREA IOANA

ELEV: TRANDAFIR CRISTIAN CLASA: a XII-a C

AN SCOLAR: 2012 – 2013

1


Trandafir Cristian

CUPRINS Cap. 1. Argument ........................................................................................................ 3 Cap. 2. Evolutia robotilor ............................................................................................ 4 2.1.In ultimii 200 de ani .................................................................................. 4 Cap. 3. Roboti generalizati .......................................................................................... 6 3.1.Aspecte generale........................................................................................ 6 3.2. Roboti mobili ............................................................................................ 6 3.3. Clasificarea robotilor mobile .................................................................... 7 3.3.1. Tipuri de roboti................................................................................ 8 3.4. Utilizari ale robotilor mobile .................................................................... 10 3.5. Structura unui robot mobil ....................................................................... 13 3.6 Actionarea robotilor mobile ...................................................................... 15

Cap. 4. Elemente constructive ..................................................................................... 9 4.1. Materiale şi tehnologii .............................................................................. 12 Cap 5. Asamblarea osiilor şi a arborilor ...................................................................... 14 5.1. Criterii de calcul şi etapele proiectării arborilor drepţi ............................ 14 5.2. Asamblarea arborilor si osiilor ................................................................. 15 ANEXE ........................................................................................................................ 20 Anexa 1. Osii ................................................................................................... 20 Anexa 2. Tipul si reprezentarea arborilor ....................................................... 20 Anexa 3. Arborele motor ................................................................................. 21 Anexa 4. Schema de clasificare a osiilor si arborilor ...................................... 22 SĂNĂTATEA ŞI SECURITATEA MUNCII ............................................................ 23 BIBLIOGRAFIE ......................................................................................................... 24

2


Trandafir Cristian

ARGUMENT

Practic tot ceea ce numim produs de inalta tehnicitate este produs mecatronic. Automobilul modern, robotii, tehnica de calcul, tehnica de telecomunicatii, aparatura biomedicala, sistemele de transport inteligent, aparatura de cercetare, aparatura electrocasnica, aparatura cine-foto si audiovideo, masinile agricole moderne , sunt exemple reprezentative de produse mecatronice. Mecatronica s-a nascut in mediul industrial. La nivel academic pentru a asigura pregatirea specialistilor in acord cu cerintele noii tehnologii au condus la conturarea principiilor mecatronice in educatie. Unul din cele mai importante aspect in evolutia fiintei umane este folosirea uneltelor care sa simplifice munca fizica. In aceasta categorie se inscriu si robotii, ei ocupand totusi o pozitie privilegiata datorita complexitatii lor. Notiunea de robot dateaza de peste 4 mii de ani. Omul si-a imaginat dispozitive mecanizate inteligente care ss preia o parte insemnata din efortul fizic depus. Astfel a construit jucarii automate si mecanisme inteligente sau si-a imaginat robotii in desene, carti, filme "SF" etc. Revolutia informatica a marcat saltul de la societatea industrializata la societatea avansat informatizata generand un val de innoiri in tehnologie si in educatie.Acest lucru a dus si la aparitia robotilor . Termenul "robot" a fost folosit in 1920 de cehul Karel Capek intr-o piesa numita "Robotul universal al lui Kossum". Ideea era simpla: omul face robotul dupacare robotul ucide omul. Multe filme au continuat sa arate ca robotii sunt masinarii daunatoare si distrugatoare. Revolutia informatica a marcat saltul de la societatea industrializata la societatea avansat informatizata generand un val de innoiri in tehnologie si in educatie permitand realizarea de roboti. Robotii ofera beneficii substantiale muncitorilor, industriilor si implicitatilor. In situatia folosirii in scopuri pasnice, robotii industriali pot influenta pozitiv calitatea vietii oamenilor prin inlocuirea acestora in spatii periculoase, cu conditii de mediu daunatoare omului, cu conditii necunoscute de exploatare etc. Roboti mobile reprezita, cea mai spectaculoasa reprezentativa categorie de sisteme mecatronice, mai ales datorita incercarii de a copia si de a se apropia de modelele din lumea vie.

3


Trandafir Cristian

CAPITOLUL II EVOLUTIA ROBOTILOR

1.1 In ultimii 200 de ani Business Insider a prezentat o evolutie a robotilor in ultimii 200 de ani, de la cele mai rudimentare masinarii la robotii care pot inlocui astazi partenerul de dans sau se pot folosi ca sa te poti distra cu ei, facand tot felul de jucarii.

Oamenii experimenteaza crearea robotilor de aproximativ 200 de ani. Primul robot este un soldat care canta la trompeta - a fost creat in Germania in 1810. Astazi, robotii androizi imita perfect aspectul unui om.

Robotul Commando Soldier lansa rachete si raspundea la comenzile vocale, care erau efectuate prin intermediul unui microfon atasat. (1961)

Robotul iAroki duce gunoiul si plimba cainele familiei. Putea fi programat sa execute sarcini repetitive. (1977)

Robotii SDR-4C, inalti de 23 de inchi isi amintesc chipurile oamenilor, danseaza pe muzica disco si canta la unison. (2002).

4


Trandafir Cristian

Robotul care joaca rolul unui partener de dans la bal este programat cu pasi de dans si echipat cu trei roti speciale pentru a se putea misca in toate directiile, in vreme ce un sensor prezice miscarile partenerului. (2005)

Cercetatorii de la o Universitate din Marea Britanie au reusit sa creeze un robot capabil sa dezvolte emotii si sa stabileasca legaturi emotionale cu oamenii. Robotul Nao, a fost inzestrat cu capacitatile emotionale ale unui copil de un an, folosind gesturile si miscarile corpului pentru a-si exprima trairile, in locul expresiilor faciale sau verbale (2010)

Noii roboti Lego sunt conceputi astfel încat sa fie usor de programat atat de adulti, cat (mai ales) si de catre copii. Noua generatie de roboti are o lista intreaga de caracteristici în plus fata de modelele anterioare: au o viteza de reactie superioara, sunt mult mai puternici si mai inteligenti. Pot fi programati mai usor si sa comunice mai bine cu „stapanii” cele mai noi jucarii din (2013) au un pret avantajos pentru pasionati.

5


Trandafir Cristian

CAPITOLUL II ROBOTI – GENERALITATI 2.1 Aspecte generale Dintre robotii mobili, cei care se deplaseaza pe senile sau roti cu pneuri sunt folositi tot mai mult pentru executarea unor lucrari speciale cu grad mare de pericol pentru operatorul uman, dintre care se mentioneaza: manipularea si neutralizarea munitiilor ne-explodate; executarea unor culoare prin campurile de mine; cercetarea autovehiculelor, trenurilor, aeronavelor si a cladirilor, urmata de tralizarea dispozitivelor explozive descoperite in aceste vehicule. In vederea executarii unor astfel de operatii, robotii mobili sunt echipati cu dispozitive peciale ca: aruncator de flăcari, detectoare de explozivi,disruptoare, clesti etc. Bratul acestor roboti obili este un manipulator spatial sau cu trei grade de mobilitate (libertate), utilizat ca mecanism de pozitionare si generator de traiectorie. Robotii mobili sunt comandati de la distanta (prin unde radio sau prin cablu), sistemele de actionare ale bratului manipulator fiind de tip electro-hidraulic sau electric, cu motoare hidraulice liniare sau motoare electrice rotative. Tarile puternic industrializate au în dotarea forţelor armate roboţi mobili înzestraţi cu echipamente de lucru, care permit efectuarea operaţiilor de detecţie, manipulare şi neutralizare a muniţiilor ne-xplodate şi a dispozitivelor explozive capcană. Montate la capătul ultimului brat al manipulatorului – robot, aceste echipamente de lucru pot fi: detector de metale sau explozivi la adâncime, dispozitiv de prehensiune tip cleşte, instalaţie de control prin radiografiere,disruptoare de diferite categorii

2.2 Roboti mobili Robotul mobil este un sistem complex care poate efectua diferite activităţi într-ovarietate de situaţii specifice lumii reale. El este o combinaţie de dispozitive echipatecu servomotoare şi senzori (aflate sub controlul unui sistem ierarhic de calcul) ceoperează într-un spaţiu real, marcat de o serie de proprietăţi fizice (de exemplugravitaţia care influenţează mişcarea tuturor roboţilor care funcţionează pe pământ) şicare trebuie să planifice mişcările astfel încât robotul să poată realiza o sarcină înfuncţie de starea iniţială a sistemului şi în funcţie de informaţia apriori existentă,legată de mediul de lucru. Succesul în îndeplinirea acestor sarcini depinde atât de cunoştinţele pe care robotul le are asupra configuraţiei iniţiale a spaţiului de lucru, cât şi de cele obţinute pe parcursul evoluţiei sale. 6


Trandafir Cristian

În cazul unui sistem robotic automat distribuit poziţiile spaţiale sunt de oextremă importanţă şi de ele depinde îndeplinirea scopurilor dorite şi funcţionareaîntregului sistem. Cu alte cuvinte, robotul trebuie să fie capabil să-şi planificemişcările, să decidă automat ce mişcări să execute pentru a îndeplini o sarcină, înfuncţie de aranjamentul momentan al obiectelor din spaţiul de lucru. Evitare coliziunii cu obstacole fixe sau mobile (de exemplu alţi roboţi mobili)aflate în spaţiul de lucru al robotului se poate face prin mai multe metode:realizareaunei apărători mecanice care prin deformare opreşte robotul, folosireasenzorilor caremăsoară distanţa până la obstacolele de pe direcţia dedeplasare, folosirea senzorilor de proximitate, folosirea informaţiilor corelate de la mai multe tipuri de senzori. Localizarea obiectelor se poate realiza şi prin contact fizic, dar acesta impunerestricţii asupra vitezei de mişcare a structurii manipulate. Contactul fizic dintre robotşi obiectele din mediu generează forţe de reacţiune care modifică starea robotului.Vitezele mari de lucru fac ca efectele dinamice ale unui contact fizic cu obstacole sauobiecte manipulate să fie riscante (pot duce la deteriorarea obiectelor sau a robotului) Navigarea robotului este posibilă şi fără o determinare a poziţiei şi orientării faţă de un sistem de coordonate fix, dar această informaţie este utilă pentru sisteme de comandă a mişcării. Dintre metodele de navigaţie mai des utilizate se pot menţiona: măsurarea numărului de rotaţii făcute de roţile motoare, folosirea de acceleratoare şi giroscoape, geamanduri electromagnetice instalate în teren, semnalizatoare pasive sau semipasive de tip optic sau magnetic. 2.3 Clasificarea roboţilor mobili Roboţii mobili se clasifică astfel:  În funcţie de dimensiuni: 1) Macro; 2) Micro 3) Nano-roboţi.  În funcţie de mediul în care acţionează: 1) roboţi tereştri – se deplasează pe sol , 2) roboţi subacvatici – în apă, 3) roboţi zburători – în aer, 4) roboţi extratereştri – pe solul altor planete sau în spaţiul cosmic;  În funcţie de sistemul care le permite deplasarea în mediul în care acţioneazăexistă de exemplu pentru deplasarea pe sol. 1) roboţi pe roţi sau şenile. 7


Trandafir Cristian

2) roboţi păşitori: bipezi, patrupezi, hexapozi, miriapozi. 3) roboţi târâtori: care imită mişcarea unui şarpe, care imită mişcarea uneirâme . 4) roboţi săritori, care imită deplasarea broaştelor, cangurilor . 5) roboţi de formă sferică (se deplasează prin rostogolire) .

3.1 Tipuri de roboti: 

Robot umanoid



Robot industrial



Robot explorator



Robot jucărie



Robot de servicii



Robot pășitor



Robot militar

Robot umanoid (sau android):

Imaginea robotilor umanoizi a luat forma in literatura, mai ales în romanele lui Isaac Asimov în anii 1940. Acești roboți au fost pentru un timp lung irealizabili. Pentru realizarea lor trebuiesc rezolvate multe probleme importante. Ei trebuie să acționeze și să reacționeze autonom în mediu, mobilitatea lor fiind restrânsă la cele două picioare ca locomoție. Pe deasupra mai trebuie să fie capabili de a lucra cu brațele și mâinile. Din anul 2000 probleme de bază par să fie rezolvate cu apariția lui ASIMO (Honda) ,de exemplu . Între timp apar dezvoltări noi în acest domeniu.Roboții umanoizi pot fi descriși ca roboți pășitori. Trebuie să-l vezi ca să-ți dai seama cât este de avansat: se mișcă natural, dansează, urcă și coboară scările cu ușurință și chiar poate alerga. Lansat în Decembrie 2005, noul robot umanoid Asimo dezvoltat de compania Honda poate îndeplini diverse sarcini: ghid, recepționer, poate primi sau lua diverse obiecte. Cu ajutorul senzorilor (vizual, ultrasonic) robotul Asimo recunoaște și interacționează cu mediul înconjurator, iar camera video montată în cap și senzorii kinestetici montați în încheieturi îl ajută să interacționeze cu persoane și diverse obiecte. Dimensiuni: înălțime 130cm, lățime 45cm, grosime 37cm, greutate 54Kg. Performanțe: viteză 6km/h, timp de funcționare 40 minute, total grade de libertate 34.

8


Trandafir Cristian

RoboțiiIndustriali: Un sistem integrat mecano-electrono-informațional, utilizat în procesul de producție în scopul realizării unor funcții de manipulare asemănătoare cu cele realizate de mâna omului, conferind obiectului manipulat orice mișcare programată liber, în cadrul unui proces tehnologic ce se desfașoară într-un mediu specific. Execută mișcări după un program flexibil, modificabil, în funcție de sarcinile de producție și de condițiile de mediu . George Devol a înregistrat în anul 1954 primul patent pentru un robot industrial. Roboții industriali din prezent nu sunt de obicei mobili. După forma și funcția lor, domeniul lor operațional este restrâns. Ei au fost introduși pentru prima oară pe linia de producția a General Motors în 1961. Roboții industriali au fost folosiți prima dată în Germania la lucrări de sudură începând din 1970 .

Robot explorator: Roboții exploratori sunt roboți care operează în locații greu accesibile și periculoase, teleghidați sau parțial autonom. Aceștia pot lucra de exemplu într-o regiune aflată în conflict militar, pe Lună sau Marte. O navigare teleghidată de pe pământ în ultimele două cazuri este imposibilă din cauza distanței. Semnalele de comunicare ajung la destinație în câteva ore , iar recepționarea lor durează la fel de mult. În astfel de situații roboții trebuie să fie programați cu mai multe tipuri de comportare, din care ei să aleagă pe cel mai adecvat și să-l execute. Acest tip de robot dotat cu senzori a fost folosit și la cercetarea puțurilor din piramide. Mai mulți cryoboți au fost deja testați de NASA în Antarctica. Acest tip de robot poate pătrunde până la 3.600 de m prin gheață. Cryoboții pot fi astfel folosiți în cercetarea capelor polare pe Marte, în speranța descoperirii de viață extraterestră. Alți roboți: Roboții se mai numesc și unități mobile. Aceste unități pot depista și dezamorsa sau distruge bombe sau mine (de exemplu robotul TALON). Există și roboți care ajută la căutarea de oameni îngropați după cutremure, sau așa-numiții killer-roboți. În 2004 au fost 2 milioane de roboți în uz, pe când pentru anul 2008 sa asteptat la 7 milioane de instalații noi. Uniunea Europeană susține financiar lucrările de cercetare, care în 2010 au fost permise ca roboții să fie introduși în spitale în activități simple, ca de exemplu: transporturi de paturi în spital, livrarea mâncării, salubrizare.

9


Trandafir Cristian

2.4 Utilizari ale robotilor mobil Utilizările pentru care au fost, sunt şi vor fi concepuţi roboţii mobili suntdintre cele mai diverse . Mulţi roboţi din zona micro îşi găsesc utilizarea în medicină,fiind capabili să se deplaseze de-a lungul vaselor şi tuburilor corpului omenesc, înscopul investigaţiilor, intervenţiilor chirurgicale, dozării şi distribuirii de medicamenteetc. La fel de spectaculoase sunt şi multe utilizări ale macro-roboţilor:  În domeniul industrial, agricol, forestier: în domeniul industrial roboţii mobilisunt reprezentaţi de AGV-uri (Automated-Guided Vehicles), vehicule pe roţi, cughidare automată, care transportă şi manipulează piese, constituind o alternativăflexibilă la benzile de montaj; în agricultură există tractoare şi maşini agricole fără pilot, capabile să execute singure lucrările pe suprafeţele pentru care au fost programate; în domeniul forestier roboţii mobili pot escalada copacii înalţi.  În domeniul militar: este luată în considerare de către armata americană perspective înlocuirii soldaţilor combatanţi cu roboţi, pentru a reduce riscul pierderilor umane în luptă; roboţi mobili de cele mai ingenioase şi robuste configuraţii sunt aruncaţi în clădi şi incinte din zone de conflict, în scopuri de investigare şi chiar anihilare a inamicului;  În domeniul utilităţilor publice: una dintre cele mai utile şi economice utilizăriale roboţilor mobili o reprezintă inspectarea conductelor de combustibili gazoşi şilichizi şi a canalelor de canalizare. De exemplu reţeaua de canalizare a Germanieiînsumează 400.000 km, iar inspectarea şi curăţirea acesteia presupune costuri de 36 Euro pe metru. Numai 20% din conducte sunt accesibile, iar utilizarea roboţilor poatereduce costurile cu un sfert.

2.5. Structura unui robot mobil

10

Proiect roboti mobili

Recommend Documents