F 271.13Ed.3 Document de uz intern [615786]

F 271.13/Ed.3 Document de uz intern

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ Ș I ELECTRI CĂ
DEPARTAMENTUL INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII
UTILAJE PENTRU TRANSPORTUL ȘI DEPOZITAREA
HIDROCARBURILOR
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT IF

Vizat
Facultatea Inginerie Mecanic ă și
Electric ă
Apro bat,
Director de departamen t,
Prof. dr. ing. NAE Ion

PROIECT DE DIPLOMĂ

TEMA : PROIECTAREA ȘI PROGRAMAREA UNUI SISTEM
ROBOTIC FOLOSIT ÎN OPERAȚII DE MANIPULARE

Conducător științifi c:
Prof. dr. ing. BĂDOIU Dorin

Consultant științific
Șef lucr ări dr. ing. TOMA Georgeta
Absolvent: [anonimizat]
2019

F 272.13/ Ed.2 Document de uz intern

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIESTI
FACULTATEA DE INGINERIE MECANIC Ă ȘI ELECTRIC Ă
DOMENIUL INGINERIE MECANIC Ă
PROGRAMUL DE STUDII UTILAJE PENTRU T RANSPORTUL ȘI DEPOZITAREA HI DROCARBURILOR
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT IF

Aprobat,
Director de departam ent,
Prof. dr. ing. NAE Io n Declar pe propria răspundere că voi elabora personal proiectul
de diplomă și nu voi folosi alte materiale documentare în afara
celor prezentate la capitolul „Bibliografie”.

Semnătură student: [anonimizat] : SĂNDULACHE Marius -Gabriel

1) Tema proiectului :
Proiecta rea și programarea unui sistem robotic folos it în operații de manipulare

2) Data eliberării temei : Noiembrie 2018
3) Tema a fost primită pentru îndep linire la data : Noiembrie 2018
4) Termenul pentru predarea proiectului : Iulie 2019
5) Elementele inițiale pentru proiect :
Date bibliografice privind constructia si functionarea robotilor
Realiz ări anterio are ale unor studen ți din cadrul IME privind con struc ția sistem elor robotice .

6) En umerarea problemelor care vor fi dezvoltate:
Analiza constructiv -funcțional ă a sistemelor robotice ; proiectarea elem entelor componen te ale mec anismului robotic ,
realizarea sistemului rob otic și implementarea p ărții de com andă și control al acesteia .

7) Enumerarea materialului grafi c:

8) Consultații pentru proi ect, cu indicarea părților din proiect car e necesită consultarea:
Periodic pe per ioada desf ășurării activității.
Conducător științific: Student: [anonimizat]. BĂDOIU Dorin SĂNDULACHE Marius -Gabriel
Semnătura: Semnătura:

F 273.13/Ed.2 Document de uz intern

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIESTI
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ ȘI ELECTRICĂ
DOMENIUL INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII UTILAJE PENTRU TRANSPORTUL ȘI DEPOZITAREA HIDROCARBURILOR
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT IF

APRECIERE
privind activita tea absolvent: [anonimizat]: SĂNDULACHE Marius -Gabrie l
în elaborarea proiectului de diplomă cu tema:
Proiectarea și progr amarea unui sistem robotic folosit în operații de manipulare

Nr. crt. CRITERIUL DE APRECIERE CALIFICATIV
1. Documentare, prelucrarea i nformațiilor din bibliografie Excelent
2. Colaborarea ritmică și eficientă cu conducător ul temei proiectului de diploma Excelent
3. Corectitudinea calculel or, programelor, schemelor, desenelor, diagramelor și
graficelor Foarte bine
4. Cercetare teoret ică, experimentală și reali zare practică Excelent
5. Elemente de originalitate (dezvoltări teo retice sau aplicații noi ale unor teorii
existente, produse informatice noi sau a daptate, utile în aplicațiile inginerești) Excelent
6. Capacitate de sinteză și abilități de studiu i ndividual Foarte bine
CALIFICA TIV FINAL Excelent
Calificativele pot fi: nesatisfăcător/satisfăcător/bine /foarte bine /excel ent.

Comentarii privind calitatea proiectului :
Lucr area are un ridicat nivel științific și se caracterizeaz ă printr-o corec tă abordare a problematicii și introducerea unor
elem ente de origin alitate . În plus se men ționeaza și realizarea practic ă deosebit ă, urmare a activit ății desf ășurate pe
perioada elabor ării lucrării.

Data: 15.07.2019
Conducător științific
Prof. dr. ing. BĂDOIU Dorin

Consultant științific
Șef lucrări dr. ing. TOMA Georgeta

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Cuprins 4
CUPRINS

Introducere ………………………………………………………………………………………………… 5
Capitolul 1: Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă
1.1 Arhitecturi de structure robotice folosite în aplicații industrial ………….. ….7
1.2 Aplicații ale sistemelor robotice …………………….. ……………………………… 13
a) Aplicații industriale
b) Aplicații în domeniul industrial
c) Aplicații în domeniul asistenței individuale
1.3 Proiectarea elementelor structurale ale mecanismului activ cu structură
antropomorfă ………………………………………………………………………………. 19
Capitolul 2: Realizarea comenzilor și controlului mișcărilor sistemului robotic
cu sistemul de operare Rios (Robotic Arm Interactive Operating System)
2.1 Prezentarea programului Rios ……………………………………………………… ..23
2.2 Setarea sistemului cu Config SSC 32 ……………….. ……………………………. 25
2.3 Programarea mișcărilor și stocarea datelor folosind opțiunea Moves ……26
2.4 Simularea funcționării folosind opțiunea Play ………………………………….. 28
Capitolul 3: Realizarea unei ap licații de manipulare folosind sistemul robotic
realizat
3.1 Prezentarea aplicației ……………………………………………………………………. 33
3.2 Programarea secvențelor de lucru …………………………………………………… 34
3.3 Proiectarea unui ciclu de lucru al sistemului robotic ………………… ……….. 52
Normele tehnice de securitate a muncii ………………………………………….. ……… …..53
Capitolul 4: Concluzii ……………………………………………………………………………….. 55
Bubliografie …………………………………………………………… ………………………………… 57

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Introducere 5
Introducere

Robotul industrial reprezint ă în momentul de fa ță punctul de intersec ție al
rezultatelor de vârf într -o serie de domenii: mecanic ă, automatic ă, calculatoare și
sisteme de ac ționare. Aceast ă congruen ță a unor ramuri științifice și tehnologice
atât de diferite se explic ă prin complexitatea deosebit ă a robotului, atât sub
raportul arhitecturii mecanice, cât și în ceea ce prive ște sistemul de conducere.
Propriu -zis, robotul este rezultatul firesc al evolu ției de la ma șinile unelte
automatizate, ma șinile cu comand ă program, liniile automate de fabrica ție etc. în
momentul în care rigiditatea și inflexibilitatea acestora nu a mai corespuns
cerin țelor actuale de productivitate și calitate, iar omul a încercat s ă execute
acțiuni directe, nemijlocite asupra proceselor c ăpătând un rol de supraveghere și
control.
Deci robotul, ca rezultat al acestor dezvolt ări tehnico – științifice, poate fi
definit ca un sistem tehnologic capabil sa înlocuiasc ă sau s ă asiste omul în
exercitarea unor ac țiuni diverse asupra ma șinilor sau liniilor de produc ție [1].
Robotica este un domeniu fascinant, interdisciplinar, ce merită abordat de
cei pasionați de tehnică. Pe de o parte, există o mare diversitate de aplicații
excitante, în permanență fiind posibilă conceperea unor noi sisteme. Pe de altă
parte, roboții sunt interesanți prin ei înșiși, crearea de oameni artificiali, spre
exemplu, constituind preocupările multor cercetători. În prezent, datorită
realizărilor în domen iul interdisciplinar numit robotică, roboții nu mai sunt doar
niște “chestii” specifice filmelor științifico -fantastice, ci fac parte integrantă din
viața noastră. Dacă la început aceștia erau utilizați doar pentru înlocuirea omului
în activitățile industr iale grele și murdare, evoluția rapidă a acestui domeniu
conduce la o „explozie” a aplicațiilor roboților, în special în sfera serviciilor.
Astăzi, roboții vopsesc, sudează caroserii sau montează diverse subansamble în
industria de autoturisme, efectuează diverse operații (manipulare, ambalare, etc.)

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Introducere 6
în industria alimentară, dozează și ambalează medicamente într -o unitate de
profil, pășesc în cratere de vulcani activi, conduc trenuri, țin companie unor
persoane, efectuează operații chirurgicale, asistă pers oane handicapate,
alimentează autoturismele cu combustibil, efectuează diverse activități pe stațiile
orbitale, detectează și dezamorsează bombe, contribuie la educarea studenților în
domeniul roboticii, etc. Deoarece roboții devin tot mai tenace, mai ager i și mai
inteligenți, aceștia efectuează tot mai multe activități, pe care oamenii nu pot –
sau nu vor – să le facă [2].
Obiectivul principal al prezentei lucrări este proiectarea elementelor
structurale și realizarea unei sistem robotic cu structură antropomorfă, acționarea
fiind realizată cu servomotore Tower Pro MG90s Micro Server iar sistemul de
comandă cu cardul Lynxmot ion SSC -32, interfața de lucru folosită fiind realizată
cu programul Rios (Robotic Arm Interactive Operating System).
Aplicația realizată cu sistemul robotic proiectat este o aplicație robotică de
manipulare care constă în m utarea unor piese în poziții imp use de sarcina care
urmează a fi realizată.
Programul de lucru a fost apoi inclus într -un ciclu de lucru folosind
facilitățile oferite de interfața de lucru Rios.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 7
CAPITOLUL 1

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă

1.1 Arhitecturi de structuri robotice folosite în aplicații industriale

• Robot cu arhitectură serială, de tip braț articulat – caracteristici generale:
– Flexibilitate mare și poate fi integrat într -o largă gamă de aplicații;
– Folosit de cele mai multe ori în aplicații care nu necesită o arhitectură dedicată,
având , în general , un preț mai scăzut [3].

Fig. 1.1.1. Braț articulat [3]

• Robot cu arhitectură serială, de tip braț articulat, cu structură compactă și
sarcină portantă mare – caracteristici generale:
– Raportul între sarcina portantă și masa proprie este mai redusă decât la cei de uz
general, rez ultând un robot cu s arcina portantă mai mare și dimensiuni relativ
reduse [3];

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 8
– Ei formează un lanț cinematic închis, dintr -un element de rigidizare împreună cu
segmentul 1 al brațului robotic ;
– Acești roboți ocupă un spațiu relativ redus .

Fig. 1.1.2. Braț articulat cu structură compactă [3]
• Robot cu arhitectură serială, de tip braț articulat, dedicat operării pe s uport
de supraînălțare – caracteristici generale:
– Construcția permite distribuția spațiului de lucru al acestor roboți la cote mult
inferioare nivelului bazei [3];
– Evitarea ocuparea spațiului la sol,acești roboți fiind montați pe structuri de
supraînălțar e;
– Deoarece acest tip de aarhitectură impune ca robotul asă opereze permanent în
consolă, segmentul 1 al brațului este acompletat cu un element de rigidizare .

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 9

Fig. 1.1.3. Braț articulat dedicat operării pe suport la supraînălțare [3]
• Robot cu arhitectură serială, de tip braț articulat , dedicat operațiilor de
paletizare – caractersitici generale:
– Dedicat operațiilor de paletizare, ei dispun de patru axe comandate numeric ;
– Păstrează permanent axa flanșei de ieșire din sistemul de orientare orientată în
jos, pe direcție verticală [3];
– Unele modele dispun de un dispozitiv amortizor montat în paralel cu segmentul
1 al brațului robotic .

Fig. 1.1.4. Braț articulat, dedicat operațiilor de paletizare [3]

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 10
• Robot cu arhitectură ser ială, de tip braț articulat, dedicat operațiilor de
vopsire – caracteristici generale:
– Dedicați operațiilor de vopsire, construcția lor specifică permițând conducerea
prin interior a furtunelor de alimentare cu vopsea ;
– Dispun de șase grade de libertate ;
– Aceste modele au toate cele trei cuple ale subsistemului de orientare concentra te
în imediata apropriere a efectorului, pentru o capacitate de orientare și o
felxibilitate mai bună a ac estuia [3];

Fig. 1.1.5. Braț articulat, dedicat operațiilor de vopsire [3]

• Robot cu arhitectură serială, de tip braț articulat, dedicat operării pe structura
portantă – caracteristici generale:
– Roboți de tip braț articulat , construcția bazei permi țând translația de -a lungul
unei structuri portante ;
– Spațiul de lucru este extins prin adăugarea unei axe suplimentare comandate
numeric, cea de translație de -a lungul structurii portante ;
– Echivalent unui modul de translație la sol a robotului, cu diferența că spațiul
ocupat pe podea este mult mai redu s[3].

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 11

Fig. 1.1.6. Braț articulat, dedicat operării pe structura portantă [3]
• Robot cu arhitectură serială, de tip SCARA – caracteristici generale:
– Structura articulată permite desfășurarea spațiului de lucru preponderent în plan
orizontal [3];
– Au patru axe comandate numeric, dintre care trei sunt de rotație și una de
translație;
– Axa de translație este amplasată fie la nivelul bazei robotului, fie la nivelul
efectorului;
– Au sarcina portantă foarte redusă , dar dispun de precizie foarte ridicată.

Fig. 1.1.7. Robot tip SCARA [3]

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 12
• Robot de tip portal simplu – caracteristici generale:
– Operează în coordonate *carteziene, fiind alcătuiți adin două cuple de translație
și un sistem *de orientare *atașat la capătul *culisei verticale;
– Spațiul de lucru este definit de zona de sub traversă , fiind de formă plană ;
– Dispun de nivele de rigiditate și de precizie mai ridicate decât în cazul cazul
celor de tip braț articul at, fiind capabili de sarcini portante mai mari.

Fig. 1.1. 8. Robot de tip portal simplu [3]
• Robot de tip portal dublu – caracteristici generale:
– Diferența față*de arhitectura de tip *portal simplu o *constituie apariția *unei a
treia*cuple de *translație, cea *a transversei în *lungul unor *segmentede ghidare,
ceea ce *determină extinderea *spațiului de lucru la o *formă *paralelipipedică.

Fig. 1.1.9. Robot de tip portal dublu [3]

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 13
• Robot cu două brațe articulate, construcție specială – caracteristici generale:
– Dispun de două brațe articulate montate pe aceeași bază , în general având șapte
axe comandate numeric;
– Dispun de o flexibilitate extrem de ridicată, fiind capabili de a acționa atât
sincron cu cele două brațe cât și independent;
– Au posibilitatea de a combina sarcinile portante ale brațe lor, fiind astefel
capabili de a manipula sarcini mult mai mari.

Fig. 1.1.10. Robot cu două brațe articulate [3]

1.2 Aplicații ale sistemelor robotice

a) Aplicații industriale
– Paletizare
Paletizarea este un *procedeu de manipulare și *depozitare care permite deplasarea
și stivuirea ușoară, cu *ajutorul unor utilaje *adecvate, a *mărfurilorgrupate în unități
de*încărcătură [5].

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 14

Fig. 1.2.1. Paletizare [7]
– Manipulare robotizată
Roboții se *pot utiliza în *cele mai *variate *domenii de *activitate unde *manipularea
diverselor *piese și *produse nu poate fi realizată *manual *saunupoate fi asigurată în
condițiide eficiență și *siguranță corespunzătoare. *Manipularea *robotizată *rezolvă
de cele mai multe *ori*acest*tip de *probleme atât în industri a alimentară , cea a
maselor plastice, a *materialelor de construcție sau în *aplicații de logistică [4].

Fig. 1.2.2. Manipulare [8]
– Turnare sub presiune
În cazul aplicațiilor din domeniul turnătoriilor , utilizarea roboților industriali s -a
impus pe măsură ce ritmul de lucru a crescut precum și datorită condițiilor dure de
lucru la care sunt supuși operatorii umani. În aplicațiile de turnare sub presiune

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 15
roboții sunt utilizați atât pentru manipularea pies elor cât și pentru asigurarea ungerii
matrițelor sau introducerea de miezuri sau ranforsări înainte de turnare [4].

Fig. 1.2.3. Turnare sub presiune [4]
– Control video
Aplicația de control video reprezintă procedeul prin care se realizează procedeul
prin care se realizează inspecția vizuală a piesei. Prin această inspecție video se pot
depista defecte pe suprafață a pieselor [4].

Fig. 1.2.4. Control video [4]

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 16
– Sudură
Se folosesc roboți cu 6 axe, combinate cu axe suplimentare localizate pe
poziționatoare de piese, comandate toate de același controller astfel încât să se
obțină traiectorii complexe de mișcare ce favorizează poziționarea optimă din punct
de vedere al procedeului de sudură corespunzător [4].

Fig. 1.2.5. Sudură [ 4]
b) Aplicații în domeniul explorării
– Robot autonom folosit pentru zone cu radiații
Roboții au o largă răspândire în industria nucleară pentru a efectua sarcini
repetitive sau pentru a executa sarcini în zone de mare pericol pentru ființa
umană. Profitabilitatea este motivul principal pentru a trece de la un muncitor
normal la un robot au tomat, în al doilea rând, normele de siguranță nu trebuie
ignorate. În știința nucleară, protecția muncitorilor a devenit motivul principal
pentru dezvoltarea roboților [9].

Fig. 1.2.6 . HAZBOT Robot [9]

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 17
– Robot autonom folosit în zone de incendii
Există o largă variație a sistemelor robotice ce sunt dezvoltate pentru suportul
pompierilor datorită răspândirii incendiilor ce includ arderea clădirilor,
autovehiculelor, avioanelor, navelor maritime și incendii în natură. În plus,
datorită diferitelor s cenarii, sistemul robotic trebuie să vină în ajutorul
pompierilor cu identificarea oamenilor blocați, localizarea incendiului,
monitorizarea condițiilor, controlul extinderii focului [10].

Fig. 1.2.7. Roboți folosiți în incendii [10]
– Roboți folosiți pentru dezamorsarea bombelor
Roboții folosiți pentru dezamorsarea bombelor realizează această operațiune
prin aplicarea unui jet de apa de mare presiune la firele bombelor. O bombă are
nevoie, de obicei, de o sursă de curent pentru a detona, prin distugerea acestor
fire ea se dezamorsează [11].

Fig. 1.2.8. Robot pentru dezamorsare [12]

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 18
– Telemanipularea
Telemanipularea, teleoperarea și telerobotica sunt termeni care indică
capabilitatea ființei umane de a duce la capăt operații în medii inaccesibile cu
ajutorul unui robot. Sistemele de telemanipulare reprezintă un mare interes
deoarece ele permit interacțiunea cu medii periculoase sau inaccesibile pentru
om, cum ar fi spațiu sau sub apă, dar și manipularea obiectelor la o dimensiune
prea mică pentru a fi utilizate de către om, cum ar fi în cazul microchirurgiei
[13].

Fig. 1.2.9. Robot folosit în microchirurgie [14]

c) Aplicații în domeniul asistenței individuale
– Forme de automatizare „home” numită domotică (aplicație a calculatoarelor și
roboților petru aplicații casnice) de asistență se concentrează pe a face posibil
pentru persoanele în vârstă și cu handicap să rămână acasă, în confortabilitate și
condiții de siguranță;
– Roboți dedicați includ roboți ce aj ută la administrarea medicamentelor și la
alertarea unui însoțitor de la distanță în cazul în care pacientul este pe cale să
rateze doza de medicamente;
– Ameliolarea vieții personelor cu handicap prin proteze (înlocuitori artificiali ai
membrelor), ortoteze (structuri rigide care antrenează în mișcare un membru
paralizat, amplificând forța muschilor), teleteze (roboți destinați celor paralizați
la toate cele patru membre).

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 19
1.3 Proiectarea elementelor structurale ale mecanismului activ cu structură
antropomorfă

Am achiziționat piesele robotului de pe site -ul roboshop.ro. Ele sunt în număr
de 36, fiind realizate dintr -un material plastic. Pe langă aceste piese, au fost
nevoie de :
– 10 piulițe M3 ;
– 6 șuruburi M3x6 ;
– 15 șuruburi M3x8 ;
– 3 șuruburi M3x10 ;
– 8 șuruburi M3x12 ;
– 4 șuburi M3x20
Am luat toate piesele, le -am măsurat și le -am reprezentat în programul de
proiectare 3D SolidEdge.
Am început cu asamblarea pieselor ce sunt acționate de către servomotorul care
joacă rolul de „base”.

Fig. 1.3.2. Baza sistemului robotic

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 20
După am asamblat umărul sistemului robotic, piesele necesare și servomotorul.

Fig. 1.3.3. Umărul sistemului robotic
După am asamblat piesele necasare cotului sistemului robotic.

Fig. 1.3.4. Cotul sistemului robotic

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 21
Am asamblat și piesele necesare pentru gripper.

Fig. 1.3.5. Gripperul sistemului robotic
Într-un final, am luat toate subansamblele și cu ajutorul lor am format sistemul
robotic.

Fig. 1.3.1 . Ansamblul sistemului robotic

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Proiectarea unui sistem robotic cu structură antropomorfă 22
De asemenea, am avut nevoie de 4 servomotoare „ Tower Pro MG90s Micro
Server”, achiziționate împreună cu celelalte piese necesare, având următoarele
specificații:
– Greutate: 13.4 g;
– Dimensiune: 22.8×12.2×28.5mm;
– Cuplu: 1.8kg/cm (4.8V); 2.2kg/cm (6.6V);
– Viteza de operare: 0.10sec/60grade (4 .8V); 0.08sec/60grade (6.0V);
– Tensiunea de lucru: 4.8V;
– Temperatura de lucru: 0℃ -55℃

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 23
Capitolul 2

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului
robotic cu sistemul de operare
Rios (Robotic Arm Interactive Operating System)

2.1 Prezentarea programului Rios

Programul Rios (Robotic Arc Interactive Operating System) este un program,
folosit pe sistemele de operare Windows 95/98SE/2000/XP/Vista, folosit pentru
controlul roboților din seria AL5 cu ajutorul plăcii de comandă SSC -32. Roboții
din seria AL5 oferă mișcări rapide, precise si repetabile. Caracteristicile
robotului sun t: rotația bazei, umăr pe un singur plan, cot, mișcări ale încheieturii,
gripper funcțional și, opțional, rotiri ale încheieturii.

Fig. 2.1.1 . Fereastra principală

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 24
Listă cu funcții ale programului:
– „All Servos = 1.5mS”
Se folosește pentru a verifica dacă toate servomotoarele robotului sunt
configurate.
– „SSC -32 Config”
Testează intrările, ieșirile și configurează placa SSC -32 pentru braț „Lynx
Arm Config”
Se folosește în cazul în care s -au modificat componentele brațului, fiind de
lungimi dife rite
– „SSC -32 Firmware Updater”
Buton folosit pentru update -ul firmware -ului
– „Geartrain Play”
– „Project Manager”
Se pot importa sau exporta proiecte în cadrul aplicației
– „Moves/Motion”
Butonul se folosește pentru acționarea sistemului robotic cu ajutorul unui
mouse/joystick în diferite moduri; în plan XYZ; distanță, Y, unghiul bazei;
în funcție de încheieturi
– „Joystick”
Se folosește pentru conectarea joystick -ului
– „Play”
Face robotul să se miște conform proiectului configurat
– „Output Options”
Setează întârzieri, durații și viteze
– „Play Log”
Listează tot ce se întâmplă în momentul de față
– „3D image Capture”

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 25
2.2 Setarea sistemului cu „Config SSC -32”

Fig. 2.2.1 . Fereastra SSC -32 Config

Cu ajutorul butonului „Config SSC -32” se configurează servomotoarele utilizate
în sistemul robotic. Sunt activate servomotoarele folosite în pozițiile necesare,
bază, umăr, cot și gripper.
Programul în sine a fost conceput pentru sisteme robotice cu 6 servomotoare.
Din acest motiv am activat și servomotorul pentru încheietură, cu toate că
lipsește din sistemul meu robotic, pentru a evita posibile erori ale programului.
Butonul „Reverse” inversează sensul de rotație al servomotorului în cadrul
aplicației.

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 26
Pentru fiecare servomotor sunt setate limitele pozițiilor, Min Pos, Max Pos și
limitele gradelor în cadrul carora se pot roti servomotoarele, Min Deg, Max Deg.

2.3 Programarea mișcărilor și stocarea datelor folosind opțiunea Moves

Cu ajutorul opțiunii moves sunt stocate mișcările sistemului robotic.

Fig. 2.3.1. Fereastra Moves
În cadrul acestei opțiuni, se poate selecta modul în care se mișcă sistemul
robotic, prin Joints, plan X, Y, Z, distanță pe axa Y și unghiul bazei.
De asemenea se poate regla finețea cu care lucre ază servomotoarele, viteza
acestora, se afișează poziția gripperului în sistemul de axe X, Y, Z, distanța de
la gripper la baza robotului și se pot opri servomotoarele.

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 27

Fig. 2.3.2. Modurile de mișcare ale sistemului robotic

În cadrul aplicației am utilizat 36 pași, rotiri ale bazei, mișcări ale umărului,
deschideri și închideri ale gripperului, împărțiți în 10 secvențe dferite .
Aplicația a fost realizată pe metoda „teach and play”, adică invăț programul să
execute anumie mișcări iar el le repetă după.
De asemenea, se pot edita mișcările din cadrul aplicației, se pot rescrie sau se
pot șterge pași sau secvențe.

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 28
2.4 Simularea funcționării folosind opțiunea Play

În cadrul opțiunii Play, se poate face o simulare a aplicației în cazul în care
sistemul robotic nu este conectat.

Fig. 2.4.1. Fereastra Play

În cazul în care sistemul robotic este conectat, apasând play aplicația va executa
programul de lucru selectat iar robotul va urma mișcările conform simulării în
2D a programului.

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 29

Fig. 2.4.2. Fereastra Play cu evidențieri ale listei de programului de lucru, b utonul play și
simularea 2D

În cadrul ferestrei Play, se poate observa nivelul și graficul variației de cuplu al
servomotoarelor, se poate ajusta finețea cu care lucrează servomotoarele, se
poate opri aplicația, pune pe pauză sau se pot opri servomotoarele în cazul
apariției unei erori.

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 30

Fig. 2.4.3. Fereastra Play cu nivelul și graficul cuplului servomotoarelor, reglajul fin,
butoanele de pauza, oprire si oprire a servomotoarelor evidențiate

De asemenea, în cadrul ferestrei Play se pate seta un ciclu de lucru al
programului, în funcție de cum dorește utilizatorul.

Fig. 2.4.4. For … Next

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 31
Această opțiune permite repetarea unor secvențe fă a mai fi nevoie să fie
intoduse de mai multe ori.

Fig. 2.4.5. Do…While…

Această opțiune permite repetarea unei sau unor secvențe până când valoarea
dată în Input este depășită . Se poate seta din fereastra Inputs de la ce secvență să
înceapă numărătoarea.

Fig. 2.4.6. If…Break

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Realizarea comenzilor și controlul mișcărilor sistemului robotic cu sistemul de operare Rios 32
Această opțiune permite oprirea prematură a s ecvenței For…Next până când
valoarea din Inputs este atinsă, după aceea programul revine la cilul de lucru
normal.

Fig. 2.4.7. If…Else…EndIf

Această opțiune permite rularea secvenței 2 atâta timp cât valoarea din Inputs nu
e depășită, după ce valoarea e depășită secvența 2 e înlocuită de secvența 3.
Secvența 4 este rulată oricum.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 33
CAPITOLUL 3

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind
sistemul robotic realizat

3.1 Prezentarea aplicației

Aplicația este una de manipulare. Voi muta 3 piese de dimensiunea 7 x 36 mm
conform schiței de mai jos.

Fig. 3.1.1. Schița aplicației de manipulare

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 34
Datorită faptului că robotul este unul cu scop pedagogic, nu special creat pentru
operați i de manipulare, acesta nu are o precizie ridicată. Prin urmare, schița este
una intuitivă și pot apărea erori de mutare a obiectelor.

3.2 Programarea secvențelor de lucru

Aplicația este realizată din 36 pași împărțit i în 10 secvențe.

Fig 3.2.1. Secvența 1 pasul 1
Aici se observă că robotul își ia poziția de plecare, indiferent de poziția în care
se află în momentul respectiv.

Fig. 3.2.2. Secvența 1 pasul 2

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 35
În cadrul acestui pas, robotul ajunge la 9° față de bază, măsurat de la stanga la
dreapta.

Fig. 3.2.3. Secvența 1 pasul 3
În cadrul pasului 3 robotul își păstrează poziția și își deschide gripperul.

Fig. 3.2.4. Secvența 1 pasul 4
În cadrul acestui pas brațul robot ic se apleacă 171 mm până la obiectul 1.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 36

Fig. 3.2.5. Secvența 1 pasul 5
În cadrul pasul ui 5 din secvența 1 brațul robotic îsi păstrează poziția iar gripperul
se închide .

Fig. 3.2.6. Secvența 2 pasul 1
În secvența 2, pasul 1, brațul robotic se ridică cu obiectul 1 prins în gripper.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 37

Fig. 3.2.7. Secvența 2 pasul 2
În pasul 2 din secvența 2 robotul se rotește până ajunge la 72° de bază , măsurat
de la stânga la dreapta.

Fig. 3.2.8. Secvența 2 pasul 3
Pasul 3 din cadrul secvenței 2 reprezintă aducerea obiectului în locul stabilit, la
o distanță de 144±3 mm față de bază.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 38

Fig. 3.2.9. Secvența 2 pasul 4
În cadrul acestui pas, robotul îsi deschide gripperul, eliberând obiectul 1 preluat
mai devreme.

Fig. 3.2.10. Secvența 3 pasul 1
În cadrul primului pas din secvența 3 brațul robotic se ridică, astefel încât acesta
să se poată mișca fără a lovi o piesă în cadrul mișcării de rotație a bazei.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 39

Fig. 3.2.11. Secvența 3 pasul 2
În cadrul acestui pas brațul robotic își păstrează poziția iar gripperul se închide.

Fig. 3.2.12. Secvența 4 pasul 1
Pasul 1 din cadrul secvenței 4 este același cu pasul 2 din secvența 3 datorită
faptului că robotul ar fi executat o mișcare anormală în cazul în care acesta și -ar
fi rotit baza.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 40

Fig. 3. 2.13. Secvența 4 pasul 2
În secventa 4, pasul 2, brațul robotic execută o mișcare de rotație de 21° față de
bază, măsurat de la stânga la dreapta.

Fig. 3.2.1 4. Secvența 4 pasul 3
În cadrul pasului 3 brațul robotic își păstrează poziția iar gripperul se deschide.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 41

Fig. 3.2.1 5. Secvența 5 pasul 1
În cadrul primului pas din secvența 5 robotul se apleacă cu 159 mm pentru a
ajunge la obiectul 2.

Fig. 3.2.1 6. Secvența 5 pasul 2
În cadrul acestui pas din secvența 5 brațul robotic își păstrează poziția iar
gripperul acestuia se închide.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 42

Fig. 3.2.1 7. Secvența 5 pasul 3
Pasul 3 din secvența 5 este același cu pasul 2 din cadrul aceleiași secvențe pentru
e evita erori de mișcare, ca în cazul de mai devreme.

Fig. 3.2.1 8. Secvența 6 pasul 1
În cadrul pasului 1 din secvența 6 brațul roboicl se ridică cu obiectul 2 prins în
gripper.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 43

Fig. 3.2.19. Secvența 6 pasul 2
În cadrul acestui pas din cadrul secvenței 6 brațul robotului face o mișcare de
rotație până ajunge la 88° față de baza acestuia, măsurat de la stânga la dreapta.

Fig. 3.2.20. Secvența 6 pasul 3
Pasul 3 din cadrul secvenței 6 reprezintă mișcarea brațului robotic cu 137±3 mm
față de bază pentru a preda obiectul 2

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 44

Fig. 3.2.21. Secvența 6 pasul 4
Pasul 4 din scadrul secvenței 6 reprezintă păstrarea poziției brațului robotic și
deschiderea gripperului pentru eliberarea obiectului 2.

Fig. 3.2.22. Secvența 7 pasul 1
În cadrul primului pas din secvența 7 brațul robotic se ridică, astefel încât acesta
să se poată mișca fără a lovi o piesă în cadrul mișcării de rotație a bazei.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 45

Fig. 3.2.23. Secvența 7 pasul 2
În cadrul acestui pas brațul robotic își păstrează poziția iar gripperul se închide.

Fig. 3.2.24. Secvența 7 pasul 3
În cadrul pasului 3 din secvența 7 brațul robotic execută o mișcare de rotație a
bazei.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 46

Fig. 3.2.25. Secvența 7 pasul 4
Pasul 4 reprezintă păstrarea poziției brațului robotic și deschiderea gripperului.

Fig. 3.2.26. Secvența 8 pasul 1
În cadrul primul pas din secvența 8 brațul robotic execută o mișscare de rotație
până ajunge la 38° față de bază, măsurat de la stânga la dreapta.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 47

Fig. 3.2.27. Secvența 8 pasul 2
În cadrul acestui pas robotul își păstrează poziția pentru evitarea posibilelor erori
în mișcare.

Fig. 3.2.28. Secvența 8 pasul 3
În cadrul pasului 3 robotul se mișcă până ajunge la o distanță de 140 mm față de
bază pentru a ajunge la obiectul 3.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 48

Fig. 3.2.29. Secvența 9 pasul 1
Primul pas din secvența 9 reprezintă închiderea gripperului pentru prinderea
obiectului 3.

Fig. 3.2.30. Secvența 9 pasul 2
Pasul al doilea din cadrul secvenței 9 reprezintă ridicarea brațului robotic cu
obiectul 3 prins în gripper.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 49

Fig. 3.2.31. Secvența 9 pasul 3
În cadrul pasului 3 robotul se ridică mai mult față de pasul anterior pentru a
evitarea coliziunea cu celelalte obiecte.

Fig. 3.2.32. Secvența 9 pasul 4
Pasul 4 din cadrul secvenței 9 reprezintă rotirea brațului robotic până ajunge la
105° față de bază, măsurat de la stânga la dreapt a.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 50

Fig. 3.2.33. Secvența 10 pasul 1
În cadrul primului pas din secvența 10 robotul se mișcă până ajunge la o distanță
de 151±3 mm față de bază pentru a permite așezarea obiectului 3 în zona
marcată.

Fig. 3.2.34. Secvența 10 pasul 2
În pasul 2 gripperul robotului se deschide, eliberând obiectul 3.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 51

Fig. 3.2.35. Secvența 10 pasul 3
În cadrul acestui pas brațul robotic se ridică pentru a putea permite rotirea bazei
și evitând coliziunea cu celelalte obiecte.

Fig. 3.2.36. Secvența 10 pasul 4
În acest ultim pas, brațul robotic își păstrează poziția iar gripperul se închide.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Realizarea unei aplicații de manipulare folosind sistemul robotic realizat 52
3.3 Proiectarea unui ciclu de lucru al sistemului robotic

În cadrul aplicației mele am ales ca ciclul de muncă să fie repetat de 10 ori, timp
suficient pentru ca fiecare piesă să fie repoziționată în punctul de plecare (1, 2
sau 3).

Fig. 3.3.1. Fereastra cu cicluri de lucru

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Normele tehnice de securitate a muncii 53
Normele tehnice de securitate a muncii [15]

Roboții industriali sunt echipamente de tehnologie înaltă. Atunci când robotul
este folosit, următoarele măsuri de precauție ar trebui să fie luate. În caz contrar,
acesta și echipamentele periferice pot fi afectate în mod negativ, sau lucrătorii
pot fi răniți grav.
A se evita utilizarea robotului:
· într-un mediu inflamabil;
· într-un mediu exploziv;
· sub apă sau la umiditate mare;
· pentru a transporta persoane sau animale;
· ca un sistem de ridicare (scară).

Personalul trebuie să poarte următoarele articole de siguranță:
· îmbrăcăminte de protecție adecvată pentru fiecare loc de muncă;
· bocanci metalici;
· cască de protecție;
· ochelari de protecție.

Spre deosebire de echipamentele industriale obișnuite, roboții au brațe și
încheieturi, care pot fi d eplasate în tot spațiul de operare. Un robot este destul de
flexibil, dar pe de altă parte, este și destul de periculos. Acesta este, de obicei
conectat cu echipamente periferice, în scopul de a fi un sistem complet
automatizat. Utilizatorii trebuie să ia măsuri de siguranță pentru întregul sistem.

În cursul întreținerii, robotul și sistemul ar trebui să fie oprite. Dacă acesta sau
sistemul sunt pornite, o operațiune de întreținere ar putea provoca un pericol de
electrocutare.

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Normele tehnice de securitate a muncii 54

Dacă este necesar, un sistem de blocare ar trebui să fie furnizat, pentru a
împiedica orice altă persoană de la pornirea robotului. Dacă întreținerea se
execută cu robotul pornit, butonul de oprire de urgență ar trebui să fie apăsat.

Atunci când intră în zona delimitată de gard de s iguranță, lucrătorul ar trebui să
verifice întregul sistem în scopul de a se asigura că nu sunt prezente situații
periculoase. În cazul în care lucrătorul trebuie să intre în zona delimitată de gard
în timp ce există o situație periculoasă, acesta trebuie să aibă întotdeauna atenție
extremă.

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Proiectarea și programarea unui sistem robotic folosit în operații de maipulare 55
CAPITOLUL 4

CONCLUZII

Am optat pentru această temă la proiectul de diplomă deoarece îmi doream s ă
văd pe propria piele ce înseamnă cu adevărat proiectarea și programarea unui
sistem rob otic, av ând în vederea popularitate a sistemelor automatiza te și cât de
mult ne ușurează noua viețile de zi cu zi.
În primul capitol am observat și analizat numeroasele tipuri de structuri robotice
cu structură ant ropomorfă și varietatea utilizării lor , în special în domeniul
industrial și nu numai . De asemenea, am observat gradul de dificultate al
proiectării unui sistem robotic , cu toate că am avut de lucru doar în programul
SolidEdge, am conștientizat dificultatea rea lizării unui sistem robotic de la zero.
În al doilea capitol am realizat gradul de dif icultate al program ării unui sistem
robotic. Înainte de a utiliza placa SSC -32u Lynxmotion, am avut multe încercăr i
în a utiliz a placa Arduino Uno, prima termin ându -se cu microprocesorul ars, iar
la a doula placă am realizat, din nefericire, cunoștiințele mele în programare erau
fost sufic iente pentru a putea realiza o interfa ță, în timp util, care să ac ționeze
sistemul robotic. Programul Rios s -a dovedit a fi foarte accesibil și ușor de
utilizat pentru cerințele mele.
Capitolul 3 s -a dovedit a fi relativ dificil de realiz at datorită sistemului robotic
pe care îl aveam și programul Rios. Programul în sine este conceput pentru
anumite tipuri de sisteme robotice , iar prima problemă de compatibilitate a fost
la corelarea dintre mișcari le sistemului robotic și simularea 2D din cadrul
programului . Am întâmpinat destu l de mu lte probleme la partea de mișcăr e a
sistemului robotic în special în timpul filmării aplicației. Sistemul robotic utilizat

Proiect de diplomă Săndula che Marius -Gabriel

Proiectarea și programarea unui sistem robotic folosit în operații de maipulare 56
de mine este unu l utilizat în scop peda gogic, rezult ând un grad de precizie mai
scăzut și multe erori de precizie . De asemenea am în tâmpinat probleme și în
timpu l realizării programului de lucru, fiind nevoie sa repet an umiți pași pentru
a evita problemel e în mișcare. Dar, în final , am realizat un ci clu de lucru utili zat
în manipularea obiectelor.
Ținând seama de abordarea tematicii lucr ării, de complexitatea obiect ivelor
inițiale, consider c ă lucrarea de diplom ă și-a atins scopul și a îndeplinit t oate
obiect ivele propuse iar real izarea practic ă, sistem ul robotic cu patru module,
reprezintă o bun ă confirmare a celor spuse .

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Bibliografie 57
Bibliografie

1*** http://www.scritub.com/tehnica -mecanica/Roboti -Industriali –
INTRODUCERE45272.php [10.06 ]
2*** https://www.scribd.com/document/360968034/Bazele -roboticii -curs-pdf
[10.06 ]
3*** https://www.scribd.com/presentation/369642919/Structuri -Si-Arhitecturi –
Generale -de-Roboti -Industriali [11.06 ]
4*** https://robital.ro/aplicatii -roboti -industriali/ [12.06 ]
5*** https://www.scribd.com/doc/51662322/CAP8 -aplicatiile -robotilor –
industriali [12.06 ]
6*** https://www.scribd.com/document/340429478/Roboti -pentru -servicii –
personale -de-asistare -a-persoanelo r-in-varsta -si-dizabilitat1 -docx [12.06 ]
7*** http://www.mmproduct.ro/ro/prod/paletizare/echipamente –
dispozitive/utilaje/paletizare -112/ [27.06 ]
8*** https://www.ttonline.ro/revista/roboti/manipulare -de-mare -precizie –
aplicatie -robotizata -de-deservire -masini -unelte [27.06 ]
9***https://www.researchgate.net/publication/261097609_Application_of_Rob
ots_in_Radioactive_Environment_A_Review [27.06 ]
10*** https://www.sfpe.org/page/FPE_ ET_Issue_100/Robotics -in-
Firefighting.htm [27.06 ]
11*** http://www.bbc.com/future/story/20160714 -what -does-a-bomb -disposal –
robot -actually -do [27.06 ]
12*** https://www.theatlantic.com/technology/archive/2018/04/what -happens –
when -your-bomb -defusing -robot -becomes -a-weapon/55 8758/ [27.06 ]

Proiect de diplomă Săndulache Marius -Gabriel

Bibliografie 58
13*** https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474667017333657
[27.06 ]
14*** https://www.dlr.de/rm/en/desktopdefault.aspx/tabid -3795/16616_read –
40529/ [27.06 ]
15*** http://robotica -industriala.blogspot.com/2014/05/3 -norme -de-securitate –
in-operare.html [10.07 ]