Universitatea Politehnica București

Facultatea Transporturi

Profesor coordonator: Studenți:

Iulian Tabără Gheonea Gabriela

Moisan Theodora

Motrogan Adina

2011

1

-CUPRINS-

pag 3..............................................................Notiuni generale

pag 5. Tipuri de roboți utilizați în construcții, Definire și clasificare

pag 8.............................. Roboți utilizați în construcții -generalități-

pag 10....................................... Robotul de construcții MUR 350

pag 11........................................Date tehnice ale robotului MUR 350

pag 12. Robot mobil universal pentru construcţii cu 7 grade de libertate

pag 18.........................................................................Concluzii

2

Noțiuni generale

Robotul industrial este un manipulator multifuncțional reprogramabil,proiectat cu scopul de a deplasa materiale,scule sau dispozitive speciale prin intermediul unor mișcări programate, variabile, având ca obiect îndeplinirea unor multitudini de aplicații.

Sistemele principale ale unui robot industrial sunt:

-sistemul mecanic

-sistemul de acționare

-sistemul de comandă si control

Acestia sunt concepuți pentru a efectua in principal operații de manipulare, inserare si transport.

Aceste imagini reprezinta si alte tipuri de roboti cu diferite utilizari:robot de transport,pick and place

3

4

Tipuri de roboți utilizați în construcții Definire și clasificare

A) Dupa structura mecanismului de mișc are , roboții industriali pot fi: 

1) Robot cartezian – robotul al carui braț operează intr-un spatiu definit de coordonate carteziene; 

2) Robot cilindric – similar, dar spatiul e definit in coordonate cilindrice; 

3) Robot sferic (sau polar) – similar, dar spatiul e definit in coordonate sferice (sau polare);

4) „Prosthetic robot” – e un manipulator care are un brat articulat;

5) Roboti in alte tipuri de coordonate – care sunt definiti in mod corespunzator.

B) Dupa informatia de intrare si modul de invatare, criteriu dupa care robotii se clasifica in: 

1) Manipulator manual – e actionat direct de om; 

2) Robot secvential – are anumiti pasi ce „asculta” de o procedura predeterminata.

Acesta poate fi:

 -Robot secvential fix - la care informatia predeterminata nu poate fi schimbata facil. 

-Robot secvential variabil - la care informatia predeterminata poate fi modificata usor. 

5

3) Robot repetitor (robot playback). La inceput omul invata robotul o procedura de lucru, acesta memoreaza procedura, apoi o poate repeta de cate ori e nevoie; 

4) Robot cu control numeric. Robotul executa operatiile cerute in conformitate cu informatiile numerice pe care le primeste despre pozitii, succesiuni de operatii si conditii;

 5) Robot inteligent – e cel care isi decide comportamentul pe baza informatiilor primite prin senzorii pe care ii are la dispozitie si prin posibilitatile sale de recunoastere. 

C) Dupa numarul gradelor de libertate ale miscarii robotului (2 – 6 grade de libertate plus unele miscari suplimentare: orientarea dispozitivului de prehensiune, prinderea, desprinderea obiectului manipu-lat etc.) robotii industriali pot fi: 

1) Roboti cu un numar mic (2-3) de grade de libertate;

2) Roboti cu un numar mediu (4-5) de grade de libertate; 

3) Roboti cu un numar mare (6-7) de grade de libertate. 

D) Dupa metoda de control, robotii industriali pot fi:

1) Manipulatoarele simple (grupele B.1 si B.2): Dispun in general de 2-3 grade de libertate. Miscarile sunt controlate prin dispozitive, functionand pe principiul „tot sau nimic”. Capacitatea si supletea sunt limitate 

2) Roboti programabili (grupele B.3 si B.4): Au numarul gradelor de libertate mai mare decat 3. In general robotul e independent de mediu, fiind lipsit de capacitati senzoriale si lucrand in bucla inchisa. 

6

3) Robotii „inteligenti”, sunt dotati cu capacitati senzoriale, lucrand in bucla inchisa, avand sisteme de coordonare, intre „simturi” si organele de executie. 

E) Dupa caracteristicile de comanda s-au stabilit patru tipuri de baza pt. roboti industriali si anume: 

1) Tip A, cu servocomanda si conturare; 

2) Tip B, cu servocomanda punct cu punct; 

3) Tip C, fara servocomanda, programabil; 

4) Tip D, neprogramabil, cu dispozitive de transfer „pick and place”;

 

F) Dupa tipul de comanda si performanta inteligentei artificiale, robotii industriali se pot clasifica in 3 generatii (sau nivele), dupa cum urmeaza: 

1) Robotii industriali de generatia 1 - actioneaza pe baza unui program flexibil, dar prestabilit de programator si care nu se poate schimba in timpul executiei operatiilor. 

2) Robotii industriali din generatia 2 - se caracterizeaza prin faptul ca programul flexibil prestabilit de programator poate fi modificat in masura restransa, in urma unor reactii specifice ale mediului.

 3) Robotii industriali din generatia 3 - poseda insusirea de a-si adapta singuri, cu ajutorul unor dispozitive logice, in masura restransa propriul program la conditiile concrete ale mediului ambiant, in vederea optimizarii operatiilor pe care le executa.

7

Roboți utilizați în construcții -generalități-

Robotii utilizati in constructii cuprind anumite ramuri:

-construc ț ii ș i demol ă ri :roboţii de demolare şi dezafectare a complexelor de locuinţe , chimice, militare etc. şi roboţii de construcţii care la randul lor pot fi clasificaţi în: roboţi de construcţii propriu-zişi (pentru clădiri), roboţi pentru construirea drumurilor, roboţi de perforat şi roboţi pentru operaţii de întreţinere a construcţiilor în derulare.

-c onstruc ț ii diverse ,asambl ă ri etc.

In funcție de aceste categorii roboții diferă, însă principiul mecanismului este același.

Exemple de roboti utilizati in constructii:

8

Distribuitor orizontal de beton

Nivelator pentru pardoseli de beton

Robot pentru tratarea suprafetelor din beton Robot finisare suprafete

Manipularea caramizilor Hydrodemolition – Aquajet Systems AB – AQS

9

Robotul de construcții MUR 350

Viteza maxima intr-un timp scurt: robotul MUR 350 este ideal pentru aproape orice tip de aplicatie, de la cele mai precise si rapide, pana la manipularea delicata a diverselor componente. Sculele speciale pot fi usor adaptate deoarece energia si liniile electrice sunt integrate in robot in asa fel incat nu exista nici o restrictie pe nici o axa. 

Un punct forte al robotului MUR 350 e fiabilitatea de care acesta da dovada ce defineste controller-ul robotului. Acest lucru asigura compatibilitatea sistemului cu alte modele, prevede un concept de control uniform pt. intreaga gama, si permite instalarea rapida si intretinere simpla. Avantaje: fiabilitate de planificare ridicata si siguranta investitiei. 

Montat pe podea, robotul MUR 350 ofera rezultate de inalta precizie. Datorita greutatii sale reduse, acesta isi desfasoara activitatea rapid si flexibil, chiar si in spatii inguste, avand o acoperire de pana la 850 mm si sarcina utila de pana la 35 kg. Avantaje: flexibilitatea si cresterea productiei. 

Din punct de vedere al automatizarii, este mai bun, toti pasii procesului sunt sub control, ci si beneficiile sunt majore. Multumita tehnologiei acestui

robot, se poate estima timpul finalizarii procesului, acest lucru ducand la o

crestere a productiei si costuri reduse.

10

Date tehnice ale robotului MUR 350

Acoperire maxima:855 mm

Sarcina utila:35 kg 

Greutatea maxima de incarcare:35 kg 

Numar de axe:6 

Pozitia de montaj:podea 

Precizia repetabilitatii:±0.03 

Greutatea robotului (aprox.):395 kg 

Temperatura in timpul lucrului:0° C si +40° C 

Dimensiunile suportului de prindere in podea:700 mm x 500 mm

Conexiune:2.35 kVA 

Nivelul zgomotului:<75 dB

11

Robot mobil universal pentru construcţii cu 7 grade de libertate (RMUC-7)

a) Domeniul de utilizare

Robotul mobil pentru constructii cu 7 grade de libertate – RMUC 7 este destinat executarii unor operatii complexe in activitatile de zidarie, montaj si finisaj exterior si interior din domeniul constructiilor.

Operatiile pe care le poate executa robotul sunt foarte variate începând de la cele mai simle (executat gauri în zid, montat dibluri, vopsit si zugravit pereti, etc.) pâna la operatii complexe (manipulat sau montat panouri, torcretat, driscuit, sudat sau zidit) acoperind practic gama de operatii pe care le efectueaza omul.

b) Descriere succinta produs

Robotul de constructii are in componenta: sasiul asamblat (sasiu, calaje, mecanism deplasare, mecanism directie, mecanism rotire platforma), platforma rotitoare cu bratul robot (mecanism de orientare – axa I si II, mecanismul de pozitionare – axa III si IV), echipamentul de lucru si sistemul centralizat de conducere automata.

12

Platforma vehiculului mobil este formata din sasiul propiu-zis (constructie metalica) pe care sunt montate mecanismele aferente functiilor ce revin acestui subansamblu:

-mecanismul de calare constituit din  bratele suport calaje montate articulat la sasiu, impreuna cu cele 4 calaje si motoarele de actionare a acestora;

-mecanismul deplasare format din 4 roti cu pneuri din care doua motoare si doua conduse fixate la sasiu prin axe oscilante;

-mecanismul directie compus din grupul de actionare si mecanismul cu bare ce asigura bracarea simultana a rotilor;

-mecanismul de rotire platforma format din sistemul de antrenare motor-reductor, rulmentul de sprijin si rotire si flansa de cuplare la platforma.

Platforma rotitoare cu bratul robot se monteaza prin intermediul unei flanse de cuplare si asamblare cu suruburi la sasiul robotului. Platforma rotitoare este o constructie metalica rigida cu rolul de a sustine bratul robot cu mecanismele aferente. Bratul robot este o structura mecanica formata din bare si cadre rigide construita astfel incat sa asigure cinematica necesara functionarii robotului de constructii.

Mecanismele care actioneaza bratul robot corespunzator celor 4 + 1 grade de libertate aferente acestuia (rotire – axa I, orientare – axa II, pozitionare verticala – axaIII, pozitionare orizontala – axaIV  + rotire platforma – axaV ) sunt: 

-mecanismul de antrenare, constituit dintr-un ansamblu motor- reductor fixat intr-un suport special pe care se monteaza dispozitivul de lucru (prindere elemente constructii/ sistem de vopsire suprafete); permite rotirea in jurul axei I;

-mecanismul orientare, format din doua mecanisme cu bare situate de o parte si de alta a bratelor mecanismului de pozitionare si un mecanism motor; asigura rotirea (orientarea) dispozitivului de lucru dupa axa II;

13

-mecanismul de pozitionare, este un mecanism cu bare care are rolul de a deplasa mecanismul de orientare si dispozitivul de lucru în diferite puncte ale zonei de lucru; depalsarea dupa verticala, respectiv orizontala a mecanismului de pozitionare este asigurata de cate  un ansamblu sanie - ghidaj - mecanism cu lant - motoreductor montate pe platforma rotitoare.

Echipamentul de lucru pentru aplicatia de zidarie este reprezentat de un mecanism de prindere - manipulare sarcina utila (gripper). Acesta este un dispozitiv mecanic format  dintr-un cadru fix  si o falca mobila care culiseaza pe niste ghidaje orizontale fiind actionat de un motor electric prin intermediul unui sistem surub-piulita.

Sistemul centralizat de conducere automata a robotului are urmatoarea structura:

1 unitate centrala de tip procesor matematic pentru planificarea de nivel inalt alternata a traiectoriilor platformei vehiculului mobil (sasiul asamblat), respectiv a platformei rotitoare cu bratul robot + dispozitivul de lucru aferent (efector terminal);

1 unitate centrala de tip procesor de consola pentru realizarea functiilor de interfata operator-sistem robot (invatare robot, comanda manuala, afisare stare si parametri de regim de lucru);

1 controller de miscare multiprocesor DSP, FPGA configurat pentru: (i) 3 axe de miscare (servomotor + traductor incremental de deplasare (encoder)) de deplasare si directie a platformei vehiculului mobil pe roti, si (ii) 5 axe in bucla inchisa pentru miscarea de pozitionare si orientare a bratului ambarcat, toate in regim de servocontrol: al pozitiei efectorului terminal (3 servomotoare + encodere ale articulatiilor bratului robot);al orientarii efectorului terminal (2 servomotoare + encodere ale articulatiilor incheieturii efectorului terminal – pitch, roll);

14

1 controller de miscare multiprocesor DSP, FPGA configurat pentru 4 axe de servo control al inclinarii platformei vehiculului mobil fata de orizontala (2 servomotoare + encodere ale mecanismului de aducere la orizontala).

10 placi de amplificare/comanda motoare;

instalatia electrica de actionare / comanda a robotului ( dulap cu circuite de forta, protectie, semnalizare si conectare ).

Componenta software pentru conducerea centralizata a robotului de constructii este o aplicatie specializata dezvoltata pe baza programului Lab View 8.0.

Produsul se livreaza conform regulilor de la robotii industruali, în dotatre standard – cu echipament de prindere/manipulare sarcina utila (gripper) si doar cu programul sau programele de baza. Echipamentele de lucru destinate realizarii aplicatiilor suplimentare sunt considerate ca parte componenta a aplicatiei specifice si se livreaza o data cu softul dedicat pentru aceasta, sau separat, la cerere pe bac)

Caracteristici tehnico-functionale robot de constructii

Numar grade de libertate/ mecanism robot:

orientare dispozitiv de lucru - 2 grade (2 rotatii), realizate cu  mecanismele de antrenare si orientare robot;

pozitionare si rotire brat robot - 3 grade (2 translatii si l rotatie), realizate cu  mecanismele de pozitionare si rotire robot;deplasare si pozitionare robot - 2 grade (2 translatii), realizate cu mecanismul de orientare dupa verticala locului (calajele) si  mecanismul de directie.

15

Platforma rotitoare cu bratul robot:

raza de  actiune: min. 1300mm / max. 2500mm;

inaltime maxima de lucru: 3500mm;

sarcina utila maxima ( inclusiv dispozitivul de lucru): 60kg;

viteza maxima de deplasare a sarcinii: directie verticala: 20m/min; directie orizontala: 10m/min;

precizie masurare cursa mecanism pozitionare brat robot: ± 10µm;

viteza maxima rotatie mecanism orientare: 9 rpm -  axa I; 7,5 rpm -  axa II;

precizie masurare rotatie pentru orientare echipament lucru: 2500 incrementi/ rotatie;

turatia platformei rotitoare: 6 rot/min;

unghi de rotire platforma: 270°

repetabilitate ( abatere de la pozitia comandata): max. 3mm;

Sasiul asamblat ( sistem deplasare si pozitionare robot ):

numar calaje: 4;

distanta intre axele calajelor (in pozitie calat): 1980mm - transversal; 2100 / 2400mm - longitudinal;

cursa totala calaje: 150mm;

timp calare: 47 sec;

sistem deplasare: ampatament: 1500mm; ecartament: 780mm;

16

diametru roata:400mm.

sarcina maxima pe roata: 800daN;

viteza maxima de deplasare: 0,48m/s ( 1,75km/h)

unghi de bracare roti:  90° ( stinga fata de directia inainte)

viteza avans mecanism actionare directie: 7,5mm/s;

17

Concluzii

Dezvoltarea sectorului de construcţii a impus căutarea de noi soluţii pentru asigurarea unei productivităţi ridicate si realizarea de lucrări la un înalt nivel calitativ. Automatizarea si robotizarea proceselor şi procedeelor utilizate în construcţii este un obiectiv pe care multe companii producătoare din domeniul roboticii l-au avut în vedere, realizînd sisteme şi roboţi capabili să îndeplinească cu succes operaţii şi procedee realizate exclusiv de muncitori.

Obţinerea de performanţe remarcabile prin utilizarea de sisteme robotizate în construcţii s-a realizat prin atingerea unor obiective specifice domeniului:

randamentul ridicat al sistemelor robotizate;

calitatea superioară a lucrărilor;

reducerea costurilor de realizare a lucrărilor;

scurtarea timpului de realizare a lucrărilor;

protectia mediului înconjurător şi a personalului;

adaptarea instalaţiilor la diversele condiţii de şantier;

flexibilitatea instalaţiilor.

18

Bibliografie

http://www.factronics.com.sg/images/p_robot_scara01.jpg

http://www.kuka-robotics.com/kuka_robotics/

http://www.scribd.com/doc/13355877/Cap-9-Roboti-Servicii

http://www.scribd.com/doc/21507218/Constructia-unui-Robot

http://www.solfinder.ro/generalitati-despre-diverse-lucruri/robotul-industrial-manipulator-mur-350

http://www.practicmagazin.ro/cautprodus-referat+roboti+in+constructia+de+masini.html

http://www.ipa.ro/html/ceex.html

http://ham.elcom.pub.ro/prdiploma/index.html

http://www.youtube.com/watch?v=Q-51CkuCw14

Mecanică și mecanisme (cap.4.4.4)

Autori: Iulian Tabără , Iosif Tempea

19