ROBOTI PARALELI

1. ROBOTI PARALELI Prof. Tudorica Pampa

2. Notiuni generale • Roboţii paraleli au apărut la inceputul anilor 90, putând asigura o extensie a roboţilor clasici seriali printr-o mai bună precizie poziţională, o foarte bună comportare dinamică şi o mare manevrabilitate. • Din păcate volumul de lucru este mai mic, iar comanda lor este mult mai complexă. • Roboţii paraleli se disting printr-un excelent raport masă manipulată / masă robot.

3. Avantaje si dezavantaje ale robotilor paraleli Avantaje: • - un raport foarte bun masă manipulată / masă robot, graţie structurii sale fiecare motor suportând 1/n din masa manipulată, unde n reprezintă numărul lanţurilor cinematice independente; • - masele mici în mişcare asigură o bună comportare dinamică ceea ce asigură viteze şi acceleraţii mari (max. 6m/s respectiv 22g); • - modelul geometric simplu asigură o conducere uşoară; • - precizie poziţională deosebită (0.010-0.005). Dezantaje: • - volumul de lucru redus comparativ cu cel al roboţilor seriali; • - utilizarea unor articulaţii superioare cu mai multe probleme tehnologice.

4. Acţionarea pneumatică este simplă ,permite vitezemari de lucru dar este soluţia cea mai puţin precisă şi totodată permite obţinerea unor forţe relativ mici. Principalele variante ale acţionării pneumatice sunt: Acţionare pneumatica secvenţială Acţionare pneumatică asistată hydraulic Acţionarea pneumatică de precizie Acţionarea hidraulică permite obţinerea unor forţe foarte mari la precizii ridicate dar este o soluţie mai putin curată din cauza scăpărilor inevitabile de ulei din sistemul hidraulic, necesită condiţii de mediu stricte şi nu permite viteze ridicate de lucru. Variantele de acţionare cele mai raspândite sunt: 1. Acţionarea electro-hidraulică servocomandată analogic; 2. Acţionarea electro-hidraulică servocomandată digital. Acţionarea roboţilor paraleli

5. Construcţia robotului paralel Pentru construcţia robotului paralel trebuie să alegem una din variantele posibile a acestor mecanisme. Alegerea se face pe baza criteriilor : • mecanismul să aibă un volum de lucru cât mai mare; • să fie cât mai uşor de realizat din punct de vedere tehnologic; • să ţină cont de limitările cinematice ( cu privire la amplasarea unui dispozitiv pe platforma mobilă ). În urma analizei variantelor posibile ale acestor tipuri de mecanisme, prin compararea volumului de lucru al acestora, acesta fiind un criteriu de bază în adoptarea tipului mecanismului, am ajuns la concluzia că din punctul de vedere al mărimii şi formei volumului de lucru cel mai bun modelul este 6 [PRSR].

6. Modelul conceptual al robotului paralel Părţile componente principale : • Talpa de prindere – necesară pentru a susţine structurile componente ale maşinii , are rol în diminuarea vibraţiilor produse în timpul efectuării operaţiilor. Se propune realizarea ca şi construcţie sudată. • Platforma fixa - are rol de a susţine modulele de acţionare ale mecanismului de ghidare în 6 puncte. • Platforma mobilă - are rolul de poziţionare în spaţiu a dispozitivului ce i se ataşează • Modulele de actionare - au configuraţia geometrică de tip [PRSR

7. Lanţul cinematic al braţului mecanismului paralel • Mecanismul, fiind un 6[PRSR] varianta I, este format din şase lanţuri cinematice închise identice ,ce leagă platforma mobila Pm de platforma fixă Pf prin intermediul cuplelor de rotaţie CR1 şi CR2, respectiv a cuplei sferice CS. • Constructiv, lanţul cinematic al unui braţ este format din servomotor M, o transmisie prin curea şi mecanismul de transformare Mt a mişcării constituit dintr-un mecanism şurub – piuliţă (cupla de translaţie) cu bile.

8. Aplicaţii şi realizări practice în domeniu Mecanism de orientare “ROTOBOT” Micromanipulator “SAMM” Mecanism de orientare “IKERLAN” Manipulator “ParaDex”

9. Robot Delta • ABB FlexPicker care este un robot paralel Delta cu 3 grade de libertate reprezentat în fig. 2.9. Acesta este cel mai utilizat robot Delta industrial din anul 2010 si are 3 brate. • El poate fi folosit in zona productiei industriale de catre firmele ce folosesc linii tehnologice de inalta performanta.

10. Structura robotului Delta • Principalele elemente componente ale acestui robot sunt :

11. Structura robotului Delta In structura acestui robot motoarele de curent continuu pot fi inlocuite cu servomecanisme. Un servomecanism este compus dintr-un motor de curent continuu care prin intermediul unui angrenaj de roţi dinţate antrenează un ax de ieşire. Pe axul de ieşire este montat un potenţiometru cu rol de senzor de poziţie. Arborele de ieşire al servomotoarelor nu face o rotaţie completă, ci doar 180 de grade

12. Unitatea de control pentru robotul DELTA

13. Tipuri de placi de baza pentru robotul DELTA 1 – Microcontroler ATMega16 2 – Conector USB pt comunicaţie şi/sau programare 3 – Conector servomotoare 4 – Mufă alimentare 5 – Circuit integrat L293 6 – Conector motoare 7 – Afişaj 7 segmente 8 – LED-uri 9 – Jumper activare afişaj 7 segmente 10 – Conectori module de expansiune 11 – Potenţiometru semireglabil 12 – Encoder 13 – Push button

14. Microcontrolerul • Pentru robotul Delta se va folosi placa de dezvoltare cu microcontroler care va actiona servomecanismele. • Microcontrolerul are integrat pe acelaşi chip: oscilatorul, memoria (RAM, ROM, EEPROM), numărătoare, blocuri analogice, interfeţe de comunicaţie şi porturi de intrare-ieşire.

15. Programarea microcontrolerului Scopul programului este de a controla poziţia a trei servomecanisme cu ajutorul a trei potenţiometre. Poziţia fiecărui servomecanism este controlată cu ajutorul a câte unui potenţiometru.

16. Concluzii • Utilizarea plăcilor de dezvoltare cu microcontroler pentru acţionarea servomecanismelor din structura roboţilor paraleli constituie o soluţie prin care se poate reduce foarte mult numărul componentelor electronice precum şi costul proiectării şi al dezvoltării unui produs. • Un robot paralel poate asigura productivităţi cât mai ridicate, o precizie de prelucrare adecvată şi o posibilitate de integrare intr-un sistem flexibil de fabricaţie.