DOMENIUL ………………………………………….. PROGRAMUL DE STUDIU ………………….. FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT …… (Învățământ cu… [309087]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL …………………………………………..

PROGRAMUL DE STUDIU …………………..

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT …… (Învățământ cu frecvență / Învățământ la distanță)

PROIECT DE DIPLOMĂ

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

([anonimizat] )

ABSOLVENT

(NUMELE ABSOLVENT: [anonimizat])

ORADEA

2017

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL …………………………………………..

PROGRAMUL DE STUDIU …………………..

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT …… (Învățământ cu frecvență / Învățământ la distanță)

TITLUL LUCRĂRII

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

([anonimizat] )

ABSOLVENT: [anonimizat]

2017

Cap.1 Generalități ale roboticii in Domeniul industrial.

1.1 Generalități clasificarea roboților în funcție de domeniul de utilizare

Sunt 4 domenii majore de aplicare a roboților:

1. roboți industriali

2. roboți de explorare

3. roboți de divertisment

4. roboți de servicii

1.Roboți Industriali:

[anonimizat], reprogramabil, ce poate fi fixat pe o platformă sau poate fi mobil și se utilizează în aplicații industriale automatizate. (International Federation of Robotics) [anonimizat], ambalare, vopsire, debavurare, [anonimizat], [anonimizat], inspecție etc.În 1961 [anonimizat]. Acest robot lucra pe o linie de asamblarea la General Motors. Robotul era constituit din două calculatoare conectate la un braț mecanic. A fost folosit pentru manipularea unor piese metalice foarte încinse. Sarcina realizată de robot era periculos pentru muncitori.

Robotul Unimate Fig.1

Firme producătoare de roboți industriali: MOTOMAN, ABB, ADEPT, CLOOS, COMAU, DENSO, EPSON, FANUC, KAWASAKI, KUKA, MITSUBISHI, , STÄUBLI etc.

Avantajele utilizării roboților industriali:

– Se pot folosi în medii de lucru ostile ( [anonimizat], etc. )

– [anonimizat]

– [anonimizat] ( robotul face mai multe activitați )

– [anonimizat] ( motoare, transformatoare , etc. )

2. Clasificarea roboților în funcție de domeniul de utilizare: [anonimizat]. [anonimizat], radioactive, [anonimizat]. [anonimizat]. Acest robot este echipat cu roți speciale pentru a avea tracțiune și pe suprafața Lunii.

3. Clasificarea roboților în funcție de domeniul de utilizare: Roboți de divertisment

Roboții de divertisment sunt acele roboți care sunt definite de la început și sunt folosite doar pentru divertisment. Cererea pentru acest tip de robot este în creștere pentru toate tipurile, dimensiunile și formele. Aceștia sunt utilizați în principal în industria cinematografică și în parcuri de distracție. Un exemplu de acest tip de robot este AIBO, un câine robot creat de Sony. Prin cele 5 tipuri de senzori (senzor de temperatură, senzor infraroșu pentru distanță, senzor de accelerație, senzor de forță, senzor pentru vibrații) acesta poate să interacționeze cu stăpânul lui.

4. Clasificarea roboților în funcție de domeniul de utilizare: Roboți de servicii

Este greu de a găsi o definiție adecvată pentru roboții de serviciu deoarece există mai multe tipuri de structuri și mai multe domenii de aplicare. IFR (International Federation of Robotics) a adoptat următoarea definiție pentru roboții de serviciu: Un robot de serviciu este un robot care funcționează semi- sau complet autonom pentru a presta servicii utile pentru bunăstarea oamenilor și echipamentelor, cu excepția operațiilor de fabricație. Pentru roboții de serviciu este foarte important algoritmul de control. Acești roboți sunt utilizați în nenumerate tipuri de aplicații: în spitale, pentru uz caznic, pentru proteze etc. Un exemplu de robot de serviciu este ENON realizat de Fujitsu. Acest robot poate oferi diferite servicii într-o clădire cu birouri: să întâmpina oaspeții, să-i salute, să-i escorteze la lifturi, să opereze liftul, să distribuie colete, să patruleze pe timp de noapte.

1.2 Noțiuni privind roboții industriali :

1.2.1 Punct de singularitate

Punctul de singularitate este un punct din spațiul de lucru al robotului în care acesta își pierde una sau mai multe grade de libertate.

1.2.2 Punctul caracteristic al robotului (TCP)

Punctul caracteristic al robotului (în limba engleză, Tool Center Point / Tool Control Point sau pe scurt TCP) se referă la punctul comandat prin programul robot. TCP-ul predefinit din fabrică pentru un robot industrial se află pe flanșa acestuia. Se pot defini mai multe TCP-uri pentru același robot.

1.3 Principalele caracteristici tehnice ale roboților industriali

1.3.1 Gradul de libertate

– un corp rigid are 6 grade de libertate

– numărul gradelor de libertate al unui robot este egal cu numărul motoarelor (axelor active) al acestuia – exemplu: un robot serial cu șase motoare are șase grade de libertate

.

1.3.2 Spațiul de lucru (anvergura)

– spațiul de lucru este definită prin punctele din spațiu unde poate ajunge TCP-ul robotului.

1.3.3. Capacitatea portantă

– reprezintă masa maximă pe care robotul este capabil să manipuleze, în condiții de siguranță totală, pentru poziția cea mai defavorabilă și pentru valoarea cea mai mare a accelerației ce poate să o dezvolte, în deplasare verticală ascendentă.

– exemplu: masa pistolului de sudură, masa cleștelui de sudură, masa gripperului+masa piesei de manipulat.

1.3.4. Viteza / accelerația

– este definită pe fiecare cuplă în parte.

1.3.5. Repetabilitatea / acuratețea

– repetabilitatea (precizia) unui robot este capacitatea acestuia de a-și poziționa TCP-ul în același punct din spațiu ori de câte ori este îi este comandat un punct predefinit

– acuratețea unui robot este capacitatea acestuia de a-și poziționa TCP-ul cât mai aproapre de un punct predefinit.

1.4 Clasificarea roboților industriali în funcție de structura mecanică

Din punctul de vedere al structurii mecanice roboții industriali se clasifică în două mari categorii:

1. roboți seriali

2. roboți paraleli

Roboții paraleli au viteză, precizie, capacitate portantă superioară față de roboții seriali, însă spațiul lor de lucru este mult mai limitat.

1.4.1 Cuple folosite în arhitectura roboților industriali

1.4.2 Clasificarea roboților seriali în funcție de structura mecanică

În funcție de structura mecanică roboții seriali se clasifică astfel:

1. robot cartezian

2. robot cilindric

3. robot polar (sferic)

4. robot SCARA

5. robot articulat

1.5 Robot serial articulat cu 6 grade de libertate

Este alcătuit din șase cuple de rotație. Primele trei cuple de rotație sunt pentru poziționarea TCP-ului, iar celelalte trei cuple sunt pentru orientarea TCP-ului în sistemul cartezian de coordonate (poziționare: X Y Z, orientare: U V W). Majoritatea roboților industriali au această structură mecanică.

1.6 Sistemul robot

Sistemul robot vine livrat din fabrică cu următoarele:

1. robot (manipulator)

2. cabluri

3. controller

4. teach pendant

1.6.1 Controller

Este unitatea de comandă a robotului industrial.

Pentru exemplificare se folosește controller-ul DX100, ce se utilizează pentru roboții Motoman.

Câteva caracteristici tehnice ale controller-ului Motoman DX100:

• dimensiuni: 800mm x 1000mm x 650mm

• poate să comande până la 8 roboți, respectiv 72 de axe

• masă: 150-250kg

• 40 de intrări/ieșiri digitale

• poate memora pâna la 200000 de linii de cod

• interfață: Ethernet, RS-232C

1.6.2 Teach-Pendant

Este aparatul portabil de programare a robotului, practic este o interfață prin care operatorul uman comunică cu robotul.

1.6.3 Efectoare Finale

Sunt acele dispozitive, scule de lucru ce se montează pe flanșa robotului și permit acestuia efectuarea diferitelor operații. Efectoarele finale se clasifică în două grupe majore:

1. mecanisme de prehensiune (gripper/graifer)

2. scule de lucru.

Cap.2 Aplicații ale roboticii in operații de sudură.

2.1 Yaskawa Motoman

Este o filială americană a companiei japoneze Yaskawa Electric Corporation. Yaskawa Motoman produce automatizări robotizate pentru aplicații industriale si robotizate, inclusiv sudare cu arc electric, asamblare, taiere materiale, manipularea materialelor, îndepartarea materialelor și sudura în puncte. Yaskawa Motoman este a doua mare companie de robotică din America.

Se specializează în:

Manufacturarea roboților

Programrea roboților

Service

Software

Tehnologie de antrenare (Drive Technology)

Thenologie de control-comanda (Control Technology)

Compania a fost înființată în 1915 iar sediul central este siutat în Kitakyushu. Yaskawa a solicitat o marca comercială pe termenul Mechatronics în 1969 si a fost aporbată în 1972.

2.2 Tipuri de roboți Yaskawa Motoman

Se categorizează in 7 grupe :

Manipulare și paletizare cu seria MYS

Manipulare și aplicații generale cu seria HP/MH

Aplicații felxibile cu seria SDA/SIA

Sudură in puncte , manipulare și aplicații generale cu seria ES/MS/VS

Sudură cu arc electric cu seria VA/MA

Manipulare, paletizare si asamblare cu seria MPK

Paletizare cu seria MPL

2.3 Tipuri de roboți Yaskawa Motoman utilizați in aplicații de sudură

Se categorizează în 2 grupe:

Sudură în puncte

Sudură cu arc electric

2.3.1 Tipuri de roboți cu sudură în puncte

MS80:

Specificații:

ES165D:

Specificații:

MH280:

Specificații:

MS210:

Specificații:

2.3.2 Tipuri de roboți cu sudură în puncte

VA1400:

Specificații:

MA1400:

Specificații:

MA1900:

Specificații:

MA2010:

Specificații:

2.4 Controllere de roboți

Controllerele de roboți sunt unitatea centrală a unui sistem de aplicație.

NX100

DX100

DX200

Interiorul unui controller DX100:

2.5 Programarea roboțilori industriali

Programare on-line consta din

– Activitatea de invațarii a robotului consta prin mișcarea si memorizarea punctelor acestuia, cu ajutorul panoului de control manual ( TP ) , în punctele necesare pentru realizarea activitații respective, pe parcurs se memorează programul in memoria robotului.

– Avantajele : este mai ușor pentru un operator incațarea robotului, nu necesită programare pe calculator ( simulare ), costurile răman la fel de ridicate cat sunt și costurile de producție.

– Dezavantajele: sistemul respectiv în care este integrat robotul de exemplu o celulă de sudura, nu funcționează în timpul învățării, programării a robotului. (timp pierdut)

Programare off-line ( simulare pe pc )

– Programarea off-line ( OLP ) și simularea sunt instrumente puternice pentru a reduce resurse de timp și bani necesare proiectării unei celule robotizate.

– Este posibil analiza comportamentului celulei înainte de orice investiție în echipamente, astfel tranziția de la concept la realitate se face mai lin.

– Programarea off-line și simularea permite integratorilor testarea celulei de lucru în scenarii multiple înainte de orice proces de fabricație (necesare realizării celulei), astfel se pot alege cei mai potriviți roboți, cele mai potrivite echipamente de lucru și se pot exclude multe erori chiar din timpul proiectări.

– Programul robot este realizat pe un calculator, într-un software specializat (ex.: Delmia, RobCad, Process Simulate, RobotStudio, MotoSim), utilizând modelul 3D exact al celulei robotice se face un download al programului cu un postprocesor adecvat, iar apoi programul este încărcat în controller-ul robotului.

– Avantaje: nu este nevoie de a opri producția pentru a crea programe noi, se pot face mai multe simulări și astfel se pot exclude erori, ajută la luarea celor mai optime decizii, se reduc investițiile de timp și bani.

– Dezavantaje: investiție în programarea off-line.

2.5.1 Motoman Inform III