Robotica de precizie

CUVANT INAINTE

Niciodata nu vom uita pe cineva important din viata noastra ci doar invatam sa traim fara el.

Profesorul Udrea Constantin nu a incetat niciodata sa incerce, sa ne invete, nu s-a temut niciodata de esec, caci orice realizare incepe cu decizia de a incerca. A pus bazele roboticii, cutezator si vizionar, a facut parte din grupul celor care au infiintat si dezvoltat domeniul mecatronicii in Romania.

Mecatronica este tehnologia interdisciplinara care uneste disciplinele de baza si include deopotriva domenii care, altfel, normal, nu ar putea fi asociate si „o imbinare sinergetica” intre ingineria mecanica de precizie, controlul electronic si gandirea sistemica in proiectarea produselor si proceselor.

Educatia inginereasca are la baza dezvoltarea gandirii sistemice si rolul major al informatiei ce a determinat redefinirea obiectivelor in procesul educational prin formarea deprinderilor de informare, mentale, de actiune, sociale si formarea deprinderilor de a lucra in echipa.

Dedicam astfel aceasta carte tuturor celor care vor sa invete si sa se perfectioneze in domeniul ingineriei mecanice si mecatronice.

Multumim domnule profesor Udrea Constantin

Autorii

PREFATA

Aceasta carte este destinata studentilor din anul intai master ai domeniului inginerie mecanica si mecatronica si robotica, la disciplinele „Robotica de precizie”, „Microrobotica si microsisteme autonome” si „Roboti de masurare si control”. Studiul sistemelor de pozitionare precisa, al componentelor ce intra in lantul principal de actionare este un element de baza in dezvoltarea acestor roboti/micro-roboti. Drept urmare, este necesara simularea dinamica si cinematica a acestor structuri.

Ca rezultat al evolutiei remarcabile a tehnologiilor, sistemele tehnice au devenit multidisciplinare, fiind proiectate si fabricate produse ce inglobeaza componente mecanice si electrice, circuite electronice si chiar software, care controleaza comportarea sistemului. In ceea ce priveste constituentii, un sistem mecatronic/robot este multidisciplinar, dar ceea ce-l deosebeste de un sistem electromecanic, de exemplu, este filozofia de proiectare. Abordarea conceptuala integrativa a sistemului constituit din componente mecanice, actuatori, senzori, circuite electronice de control si software este esenta definitorie a mecatronicii, care a desfiintat barierele traditionale dintre domeniile mecanic, electric si informatic, prin atributul sau transdisciplinar. Aceasta este substanta definitiei care reclama o combinare sinergetica a componentelor din domeniile amintite.

Abordarea mecatronica a dezvoltarii unor sisteme interdisciplinare implica frecvent modelarea si simularea acestora, in toate etapele de realizare, de la proiectare, la fabricatie.

Pentru ca modelarea sa fie accesibila oricarui specialist, este foarte important sa se utilizeze medii de simulare si modelare ce permit analizarea acestor sisteme inainte de procesul de fabricatie. Dupa o analiza statica a sistemului proiectat, este impetuos necesara o analiza cinematica si dinamica a ansamblului proiectat. Se poate studia comportarea structurii robotice in diferite scenarii de simulare cinematice/dinamice tinand seama de incarcarile respective, de frecarile din articulatii, de jocurile constructive etc. pentru a obtine un rezultat cat mai apropriat de o comportare reala.

CUPRINS

Capitolul 1. Prezentarea generala a programului SolidWorks Motion 11
1.1. Elemente de simulare 15
1.2. Actionarea cu motoare 16
1.3. Utilizarea fortelor 23
1.4. Folosirea arcurilor 25
1.5. Amortizoare liniare sau torsionale 26
1.6. Contactele 3D 27
1.7. Fortele gravitationale 29
1.8. Calculul simularii 30
1.9. Calculul si afisarea unor parametri cinematici si dinamici ai simularii (rezultate ale simularii) 33
1.10. Constrangerile 37
1.10.1. Constrangerea CONCENTRICITATE 38
1.10.2. Constrangerea „punct cu punct” 39
1.10.3. Constrangerea „blocare” 39
1.10.4. Doua constrangeri de tipul „fata pe fata” 39
1.10.5. Constrangerea „universala” 39
1.10.6. Constrangerea de tip surub 40
1.10.7. Constrangerea „punct pe axa” 40
1.10.8. Constrangerea paralelism 40
1.10.9. Constrangerea perpendicularitate 40

Capitolul 2. Exemple aplicative 41
2.1. Mecanismul piston-arbore cotit 41
2.2. Amortizorul de usa 47
2.3. Mecanism biela-manivela 53
2.4. Mecanism biela-manivela-varianta 59
2.5. Ansamblu cu cama si tachet oscilant 62
2.6. Ansamblu transportor cu impingator – mecanismul 68
2.7. Ansamblu transportor cu impingator – miscare piese 75
2.8. Ansamblu robot – Assembly Motion 83
2.9. Ansamblu robot – Motion Analysis 86
2.10. Ansamblu mana mecanica cu cama 92
2.11. Capota rabatabila a unui autoturism 96

Bibliografie 104