Beneficiar: GRUPUL ŞCOLAR INDUSTRIAL ,,ŞTEFAN PROCOPIU’’ VASLUI

Proiect nr: LLP – Ldv/IVT/2010/RO/039

SISTEMELE DE LOCOMOŢIE ALE ROBOŢILOR MOBILI ŞI INDUSTRIALI- ORIENTAREA ROBOTULUI ÎN ZONA DE INTERVENŢIE

SUPORT DE CURS

GLOSSAR TEHNIC

MINIGHID DE CONSTRUCŢIE A ROBOŢELULUI MOBIL ARO 1

PRODUS FINAL CREAT CU SPRIJINUL FINANCIAR AL COMISIEI EUROPENE PRIN PROGRAMUL DE INVAŢARE PE TOATĂ DURATA VIEŢII/LEONARDO DA VINCI – MOBILITĂŢI DE ELEV

Autorii suportului de curs: Prof. Mihaela APOPUŢOAIE

Prof. Mariana BACOŞCĂ-BICĂ

Prof. Maricel BEJENARU

Prof. Ana-Cristiana BOTAN

Prof. Silvia BÎRCĂ

Prof. Areta DIACONU

Prof. Doina MAZGA

Prof. Aristotel ONCIU

Ec. prof. Mihaela SOROCEANU

Tehnoredactare: Prof. Bacoşcă-Bică Mariana

Prof. Diaconu Areta

Prof. Bîrcă Silvia

Notă: Conţinutul acestui document este responsabilitatea exclusivă a Grupului Şcolar Industrial ,,Ştefan Procopiu’’ Vaslui şi nu reprezintă punctul de vedere al Comisiei Europene şi al Agenţiei Naţionale pentru comunicare în domeniul Educaţiei şi formării profesionale.

Editura MEDIA SIND

Str. Donici, nr. 2, Tel./Fax: 0235 315 008; 0723 359148,

E-mail: sindmedia@yahoo.com

ISBN:

Vaslui, August 2011

CUPRINS

Argument.....................................................................................................................................				5
Capitolul I. GLOSSAR TEHNIC............................................................................................				7
	1.1. In limba română...........................................................................................................			7
	1.2. In limba engleză..........................................................................................................			7
	1.3. In limba germană.........................................................................................................			7
Capitolul II. MINIGHID DE CONSTRUCŢIE A ROBOŢELULUI MOBIL....................				17
	2.1. Definiţii ale roboţilor...................................................................................................			17
	2.2. Clasificarea roboţilor...................................................................................................			18
	2.3. Caracteristici ale roboţilor...........................................................................................			18
	2.4. Tipuri de roboţi:...........................................................................................................			19
		2.4.1. Roboţi cu braţ articulat(cu 5 sau 6 articulaţii)...................................................		19
		2.4.2. Roboţi SCARA.................................................................................................		22
		2.4.3. Roboţi tip portal................................................................................................		23
		2.4.4. Roboţi mobili.................................................................................................		24
			2.4.4.1. Definire ...................................................................................................	24
			2.4.4.2. Problemele unui robot mobil...................................................................	24
			2.4.4.3. Caracteristici de funcţionare specifice....................................................	24
			2.4.4.4. Caracteristici comune ale roboţilor mobili..............................................	25
			2.4.4.5. Categorii de roboţi mobili.......................................................................	25
			2.4.4.6. Roboţi mobili pe roţi...............................................................................	26
			2.4.4.7. Roboţi mobili pe şenile...........................................................................	27
			2.4.4.8. Roboţi mobili cu picioare........................................................................	27
			2.4.4.9. Roboţi LEGO..........................................................................................	28
		2.4.5. Structuri speciale de roboţi................................................................................		29
		2.4.6. End-effectori.....................................................................................................		29
		2.4.7. Gripper-e...........................................................................................................		29
	2.5. Arii de aplicabilitate ale roboţilor...............................................................................			32
	2.6. Construcţia roboţelului mobil ARO 1.........................................................................			38
In loc de concluzii.......................................................................................................................				64
Anexe..........................................................................................................................................				67

ARGUMENT

Mecatronica s-a impus astăzi în viaţa reală din ce în ce mai mult în şcoli pentru a putea fi studiată şi tratată corespunzator.

Drumul evoluţiei mecatronicii a fost deschis de tehnologiile electronice de amplificare a semnalelor.

Dezvoltarea electronicii de putere a generat flexibilitate şi posibilitatea de a separa zona semnalelor de zona actuatorilor.

Integrarea componentelor hardware rezultă din proiectarea sistemelor mecatronice privite ca fiind sisteme mecanice ce includ senzori, actuatori şi calculatoare cu programe aferente.

Astfel, mecatronica este o specializare care ocupă un loc important în programul educaţional al Grupului Şcolar Industrial ,,Ştefan Procopiu’’.

Deşi robotul este un produs mecatronic, programa şcolară a acestei specializări nu prevede conţinuri referitoare la structura roboţilor mobili, sistemul de locomoţie, comanda roboţilor mobili, ci doar conţinuturi aferente roboţilor industriali.

Realizând o cercetare proprie privind perceptia şi aşteptările elevilor de la clasele cu specializările  mecatronica, tehnician proiectant CAD, operator tehnică de calcul, telecomunicaţii, s-a observat că aceştia erau foarte interesaţi să-şi formeze şi să-şi dezvolte aptitudini în domeniul roboticii în conformitate cu nivelul atins de tehnica şi tehnologia modernă.

Astfel în anul şcolar 2010-2011, Grupul Şcolar Industrial ,,Ştefan Procopiu’’ Vaslui a fost beneficiarul Proiectului de mobilităţi Leonardo da Vinci IVT intitulat ,,Sistemele de locomoţie ale roboţilor mobili şi industriali-Orientarea robotului în zona de intervenţie’’

(ORMI), (nr. LLP-LdV/IVT/2010/RO/039).

Din echipa de proiect au făcut parte un număr de 7 profesori şi 14 elevi(7 fete si 7 băieţi) de la clasele a-XI-a specializările vizate de cercetarea proprie, aflaţi în perioada formării şi achiziţionării de competenţe şi abilităţi în domeniul tehnologiei de vârf..

Profesorul coordonator al proiectului a fost doamna profesor Mihaela Apopuţoaie.

Mobilitatea a vizat satisfacerea nevoilor de pregătire practică în domeniul mecatronicii, deoarece:

• în şcoala noastră nu există echipamentele necesare
• elevii învaţă cel mai bine când consideră că învăţarea corespunde nevoilor lor.

Selecţia grupului ţintă a fost realizată conform criteriilor menţionate în proiect.

Derularea plasamentului s-a realizat în perioada 9 mai-29 mai 2011 şi a coincis cu cele 90 de ore de pregătire practică aferente modulului ,,Circuite electronice’’conform programei şcolare in vigoare pentru clasele a-XI-a ruta directă, specializările din aria acoperită de proiect.

După participarea la acest stagiu de pregătire practică elevii sunt capabili:

· Să identifice părţile componemte ale unui robot

· Să cunoască limbajul PLC pentru programarea roboţilor

· Să identifice tipuri de circuite electronice

· Să conecteze circuite electronice în echipamente şi instalaţii

· Să creeze şi să menţină relaţii profesionale

Produsul final al proiectului a constat în realizarea acestui ghid practic realizat după următoarea structură : glossar tehnic cu termeni tehnici din domeniul roboţilor explicaţi în limba română, engleză, germană şi minighid de construcţie a roboţelului mobil care să cuprindă atât cunoştinţe teoretice privind roboţii mobili cât şi etapele de studiu şi de realizare a robotului mobil ,,ARO 1’’.

Proiectul a reprezentat şi un schimb de experienţă pentru profesori care prin intermediul profesorului coordonator au avut posibilitatea să afle informaţii noi în domeniul roboticii şi să cunoască structura de bază a unei curricule aplicată într-o ţară europeană ca Germania în care roboţii sunt utilizaţi în toate domeniile şi care ocupă un loc important în lume în ceea ce priveşte numărul de roboţi utilizaţi.

Capitolul I. GLOSSAR TEHNIC

1.1. Limba romana	1.2. Limba engleza	1.3. Limba germana
A robotiza: - a dota cu sisteme mecanice, informatice sau mixte, cu roboti procesul de producţie în scopul de a înlocui omul în operaţii repetabile sau vătămătoare	To robotize: - to equip with mechanical, computer or mixed systems, with robots the production process in order to replace the man in repeated or harmful operations	Robotisieren:- die Produktion mit mechanischen, Computer oder gemischten Systemen, mit Robotern ausrüsten, um die Menschen in wiederholten oder schädlichen Operationen zu ersetzen
Articulaţie: - legătura între două sau mai multe corpuri solide, care permite rotaţia lor relativă în jurul uneia sau a două axe sau în jurul unui punct	Joint: - the connection between two or more solid bodies, allowing their relative rotation around one or two axes or around a point	Gelenk: - die Verbindung zwischen zwei oder mehr feste Körper, die ihre relative Drehung um eine oder zwei Achsen oder um einen Punkt erlaubt
Automatizarea: - ştiinţa care se ocupă cu comanda şi controlul sistemelor	The automation: - the science that deals with the command and control of systems	Die Automation: - die Wissenschaft, die sich mit der Steuerung und Kontrolle von Systemen beschäftigt
Automatul programabil: - cel mai general echipament de automatizare cu microprocesor	Programmable automaton: - the most general microprocessor automation equipment	Programmierbarer Automat: - die allgemeinste Automatisierungsausrüstung mit Mikroprozessor
Celula de fabricaţie: - celula de producţie la care controller-ul preia controlul tuturor componentelor din care este alcătuită	The manufacturing cell: - the production cell in which the controller takes control of all components that make it up	Die Fertigungszelle: - die Produktionzselle, in der die Steuerung (der Controller) die Kontrolle aller konstitutiven Komponenten übernimmt
Componenta mecanică: - asigură suportul fizic pentru transmiterea de forţe si momente în vederea realizării de mişcări cu viteze şi acceleraţii controlate	The mechanical component: - it provides physical support for the transmission of forces and moments in order to achieve movements with controlled speeds and accelerations	Die Mechanische Komponente: - sie sichert die physische Unterstützung für die Übertragung von Kräften und Momenten, um Bewegungen mit kontrolliertern Geschwindigkeiten und Beschleunigungen zu erreichen
Componente electronice: - senzori şi traductoare şi diferite circuite electronice de forţă sau de procesare semnale incluzând suportul fizic de transmitere a semnalelor în comunicaţii	Electronic components: - sensors and transducers, and various power or signal-processing electronic circuits including the signal transmission medium in communications	Elektronische Komponenten: - Sensoren und Wandler, sowie verschiedene elektronische Leistungskreise oder Signalverarbeitungskreise einschließlich des Signalübertragungsmediums in der Kommunikation
Componente software: - include toată gama de produse de programare, uzual formată din sistem de operare, drivere si programe de aplicaţie	Software components: - they include the full range of programming products, usually consisting of operating system, drivers and application programming	Software-Komponenten: - sie umfassen die gesamte Palette von Programmierung-Produkten, in der Regel von Betriebssystem, Treiber und Anwendungsprogrammierung
Componentele informatice: - reprezintă cel puţin un controller cu procesor în care este înglobat un program software realizat de utilizator şi /sau de firma care a construit controller-ul	The computer components: - they mean at least one controller with processor in which is embedded a software program developed by the user and / or the company that built the controller	Die Computer-Komponenten: - sie bedeuten mindestens eine Steuerung (einen Controller) mit Prozessor, in dem ein Software-Programm eingebettet ist. Das Software-Programm ist vom Benutzer und / oder von der Firma gemacht, die den Controler entwickelt hat
Comunicaţia in reţea: - posibilitatea subsistemelor din cadrul sistemelor mari care funcţionează independent, dar care trebuie sa schimbe informaţii pentru a se coordona cu tot ansamblul	The network communication: - the possibility of sub-systems inside the big systems that work independently, but must share information to coordinate with the whole system	Die Netzwerkkommunikation: - die Möglichkeit der Sub-Systeme innerhalb der großen Systeme, die unabhängig voneinander arbeiten, aber die Informationen austauschen müssen, um sich mit dem ganzen System zu koordinieren
Configuraţia articulaţiilor: -numărul gradelor de libertate	The joint configuration: - the number of degrees of freedom	Die Gelenk-Konfiguration: - die Anzahl der Freiheitsgrade
Controller: - circuit complex şi logica aferentă operării în condiţii optime a unui echipament periferic	Controller: - complex circuit and the logic assignable to a peripheral operating under optimum conditions	Steuerung / Controller: - zusammengesetzter Stromkreis und die Logik entsprechend einem Peripheriegerät, der unter optimalen Bedingungen arbeitet
Controller-ul unui robot industrial: - este interfaţa dintre operator şi componentele mecanice şi electrice ale robotului	An industrial robot controller: - it is the interface between the operator and the mechanical and electrical components of the robot	Ein Industrieroboter Steuerung: - es ist die Schnittstelle zwischen dem Betreiber / Operator und den mechanischen und elektrischen Komponenten des Roboters
Controlul mişcărilor: - analiza permanentă sau periodică a mişcării pentru a urmări mersul şi ei pentru a lua măsuri de îmbunătăţire	The motion control: - the permanent or periodic motion analysis to track its progress and to take measures for improvement	Bewegungskontrolle: - die ständige oder zeitweilige Bewegungsanalyse, um ihre Fortschritte zu verfolgen und Maßnahmen zur Verbesserung ergreifen
Counter: - numărător	Counter: -equipment that counts	Counter / Zähler: - Ein Gerät, das zählt
Dispozitive de alimentare: - mecanisme cu un program de mişcare fix. Traiectoriile şi unghiurile de mişcare pot fi modificate mecanic. Sunt prevăzute cu mâini mecanice(gripper-e) pentru acţiuni de mânuire a obiectelor	Feeders: - mechanisms with a fixed program of movement. Motion trajectory and angles can be modified mechanically. They are provided with mechanical hands (grippers) for actions of object handling	Zubringer / Feeders: - Mechanismen mit einem festen Bewegungsprogramm. Trajektorien und Winkel der Bewegung können mechanisch verändert werden. Sie sind mit mechanischen Hände (Greifer) für Aktionen von Gegenstand-Handhabung ausgestattet
Dispozitive: - ansamblu de piese legate între ele într-un anumit fel şi care îndeplineşte o funcţie bine determinată într-un sistem tehnic	Devices: - set of parts linked in a certain way and which have a well determined function in a technical system	Geräte: - eine Gesamtheit von Teilen, die in einer bestimmten Weise verbunden sind, und die eine gut bestimmte Funktion in einem technischen System erledigen
Element de sesizare: - acea parte a senzorului care detectează şi converteşte mărimea măsurată, dar nu permite o utilizare imediată a semnalului, deoarece este necesară o procesare a acestuia	Sensing element: - that part of the sensor that detects and converts the measured size, but does not allow immediate use of the signal, because it is necessary its processing	Messfühler: - jenes Stück des Sensors, das die gemessene Größe entdeckt und transformiert, aber eine sofortige Benutzung des Signals nicht erlaubt, weil es notwendig seine Verarbeitung is
Flexibilitatea: - posibilitatea utilizării unui aparat în mai multe scopuri	Flexibility: - the possibility of using a device for more purposes	Flexibilität: - Die Möglichkeit der Verwendung eines Geräts für mehrere Zwecke
Function block diagram: - diagrama bloc	Function block diagram: - block diagram	Function block diagram: - Blockdiagramm
Grade de libertate: - specifică numărul de posibilităţi independente de a mişca un robot, relativ la un sistem de coordonate fix	Degrees of freedom: - they specify the number of independent possibilities to move a robot, relatively to a fixed coordinate system	Freiheitsgrade: - sie spezifizieren die Anzahl der unabhängigen Möglichkeiten, um einen Roboter zu bewegen, relativ zu einem festen Koordinatensystem
Gripper - e cu vacuum: - prinderea cu vacuum este indicată în manipularea pieselor cu suprafaţa netedă	Vacuum Grippers: - the vacuum attachment is suitable for handling parts with smooth surface	Vakuumgreifer: - Die Vakuum-Anlage ist geeignet für die Handhabung der Teile mit glatter Oberfläche
Hardware: - structura fizica a unui sistem de calcul şi diverse periferice; echipament propriu-zis; dispozitivele tehnologiei actuale, placa de bază, circuitele integrate, firele conductoare, bateria	Hardware: - the physical structure of a computer system and various peripherals; proper equipment; present-day technology devices, motherboard, integrated circuits, conductor wires, battery	Hardware: - die physikalische Struktur eines Computersystems; verschiedene Peripheriegeräte; die heutige Technologie Geräte, die Hauptplatine, die integrierte Schaltkreise, die Leitungsdrähte, Batterie
Instruction List: - lista de instrucţiuni	Instruction List: - list of instructions	Anweisungsliste: - Liste mit Anweisungen
Interconexiuni: - legatura stabilită între mai multe reţele electrice prin intermediul unor linii de transport de energie electrică	Interconnections: - the connection established between several power networks by means of electricity transmission lines	Zusammenschaltungen: - die Verbindung zwischen mehreren Stromnetzen durch Stromleitungen aufgebaut

Interfaţa: - dispozitiv care converteşte semnalele electronice în aşa fel, încât două aparate sau sisteme să poată comunica între ele	The interface: - device that converts electronic signals in such a way that two devices or systems can communicate with each other	Die Schnittstelle: - Gerät, das die elektrische Signale umwandelt in einer Weise, dass zwei Geräte oder Systeme können miteinander kommunizieren
IRL: - Industrial Robot Language- limbaj de programare in mod text pentru programarea robotilor industriali	IRL: - Industrial Robot Language	IRL: - Industrieroboter-Sprache
Ladder diagram: - limbaj grafic	Ladder diagram: - graphic language	Ladder diagram: - grafische Sprache
Limbaje de programare conform standardelor IEC 1131-3	Programming languages according to standards IEC 1131-3	Programmiersprachen gemäß den Normen IEC 1131-3
Mână mecanică/ gripper-e: - fixează mecanic poziţia şi orientarea obiectului apucat, relativ la braţul robotului	The mechanical hand / grippers: - fasten(s) mechanically the position and orientation of the seized object, relating to the robot arm	Die mechanische Hand / Der mechanische Greifer: - befestigt mechanisch die Position und Orientierung des angefassten Gegenstandes, in Hinsicht auf den Roboterarm
Manipulatoare simple: - dispozitive de mişcare controlate manual pentru diverse operaţii de manevrare	Simple manipulators: - motion devices controlled manually for different handling operations	Einfache Manipulatoren: - Motion Geräte, manuell gesteuert, für unterschiedliche Handhabung Operationen
Manipulator: - aparat cu care se apucă şi se manipulează piesele(calde) intr-o uzină sau într-un atelier	Manipulator: - device that grabs and manipulates (hot) pieces in a plant or workshop	Manipulator: - Gerät, das greift und manipuliert die (heiße) Teile in einem Werk oder einem Werkstatt
Mecatronică: - disciplină tehnică aflată la interferenţa dintre electronică, mecanică şi informatică. Din fr. Mecatronique, engl. mecatronics. Tehnologia care face legătura între mecanică, electronică şi tehnologia informaţiei în scopul asigurării integrării şi functionalităţii componentelor, modulelor, utilajelor şi sistemelor. Ştiinţa maşinilor inteligente	Mechatronics: - the technical science located at the crossroads of electronics, mechanics and computer science. From fr. mecatronique, engl. mecatronics. The technology that connects the mechanical, electronic and information technology in order to ensure integration and functionality of components, modules, equipment and systems. The science of intelligent machines	Die Mechatronik: - die technische Fachrichtung, die an der Kreuzung von Elektronik, Mechanik und Informatik liegt. Von fr. mecatronique, engl. mecatronics. Die Technologie, die Mechanik, Elektronik und Informationstechnologie in sich vereint, um die Integration und Funktionalität der Komponenten, Module, Geräte und Systeme sicherzustellen. Die Wissenschaft der intelligenten Maschinen
MELFA: - BASIC III si IV - Limbaje de programare, de nivel înalt, pentru roboţi industriali	MELFA: - BASIC 3 and 4 – programming languages of high level for industrial robots	MELFA: - BASIC 3 und 4 - Programmiersprachen von hohem Niveau für Industrieroboter
Modularitatea: - posibilitatea de a adăuga sau a elimina cu uşurinţă, părţi componente ale unui sistem	The modularity: - the ability to add or remove easily the component parts of a system	Die Modularität: - die Fähigkeit, hinzuzufügen oder zu entfernen einfach die Bestandteile eines Systems
MRL: - limbaj de programare folosit de firma Mitsubish pntru programarea robotilor sai industriali din primele generatii	MRL: - Mitsubishi Robot Language	MRL: - Mitsubishi Roboter Sprache
Planificarea mişcărilor: - activitate de programare a mişcărilor	Planning movements: - programming movement activity	Planung der Bewegungen: - Aktivität von Bewegungsprogrammierung
Precizie de poziţionare: - faptul de a fi precis, calitatea de a măsura, de a determina sau de a indica precis, exactitate	Positioning accuracy: - being accurate; the quality of precisely measuring, determining or indicating; accuracy	Positioniergenauigkeit: - die Richtigkeit, die Qualität der Messung, Ermittlung oder des präzisen Zeigens; Genauigkeit
Program PLC: - Programable Logic Controller, are la bază un microprocesor şi un program realizat pe calculator. Programarea unui PLC se face cu ajutorul unui calculator, mai rar cu ajutorul unei console de programare specială. Un PLC poate comunica cu alte controller-e utilizând reţele Fieldbus sau Ethernet. Prin comunicare între un PLC şi un calculator se deschide calea către aplicaţii de vizualizare a proceselor, adică de afişare pe calculator, sub forma grafică şi în simboluri uşor de înţeles, a stărilor procesului de producţie	Programme PLC: - Programmable Logic Controller is based on a microprocessor and a computer developed program. Programming a PLC is done using a computer, more often using a special programming console. A PLC can communicate with other controllers using the Fieldbus or Ethernet networks. The communication between a PLC and a computer opens the way towards applications of visualization of processes, namely of displaying production process states on computer, in the shape of graphics and easy to understand symbols	Programm PLC: - Programmable Logic Controller basiert auf einem Mikroprozessor und einem Computer entwickeltes Programm. Die Programmierung eines PLC erfolgt mit einem Computer, seltener mit einer speziellen Programmierung Konsole. Ein PLC kann mit anderen Steuerungen / Controllers über die Feldbus-oder Ethernet-Netzwerken kommunizieren. Die Kommunikation zwischen einem PLC und einem Computer öffnet den Weg für Anwendungen der Visualisierung von Prozessen, nämlich der Darstellung der Zustände des Produktionsprozesses am Computer, in Form von Grafiken und leicht verständlichen Symbolen
Programare in mod text: - face apel la utilizarea unor limbaje de programare de nivel înalt, specifice roboţilor. Realizarea oricărui program necesită folosirea unui sistem de dezvoltare al programelor	Programming in the text mode: - it calls for the use of high-level programming languages, specific to robots. The achievement of any program requires the use of a system of developing programs	Programmierung in den Text-Modus: - fordert den Einsatz von High-Level-Programmiersprachen, speziell für Roboter. Die Leistung eines jeden Programms erfordert die Verwendung eines Systems von der Entwicklung von Programmen
Programare manuală: - stabilirea de puncte de mişcare prin limitatori(opritori) la nivelul axelor. Programarea manuală se foloseşte numai pentru dispozitive de alimentare/evacuare	Manual programming: - the setting of move points through limiting devices (check) at the level of the axes. Manual programming is used only for input / output devices	Manuelle Programmierung: - die Festsetzung von Bewegungspunkten durch die Begrenzungseinrichtungen der Geräte (check) auf der Ebene der Achsen. Manuelle Programmierung wird nur für Input / Output-Geräten verwendet
Programare master-slave: - este comparabilă cu programarea teach-in direct, dar în acest caz operatorul nu mişca robotul în mod direct, ci foloseşte un model miniatură al robotului model	Master-slave programming: - it is comparable to direct teach-in programming, but in this case the operator does not move the robot directly, but uses a miniature model of the model robot	Master-Slave-Programmierung: - sie ist vergleichbar mit direkter Teach-In-Programmierung, aber in diesem Fall bewegt dem Betreiber der Roboter nicht direkt, sondern er verwendet ein Miniatur-Modell des Modells-Roboter
Programare offline: - suportă în general numai comenzi pentru mişcări	Offline programming: - it generally handles only orders for movements	Offline-Programmierung: - in der Regel übernimmt sie nur Aufträge für Bewegungen
Programarea în mod grafic: - utilizează sisteme CAD în scopul de a modela geometric obiectele aplicaţiei. Aceste informaţii geometrice se folosesc de programe specializate pentru a genera mişcări ale robotului pe anumite traiectorii	The graphical programming: - it uses CAD systems in order to model the objects of application geometrically. This geometric information is used by specialized programs to generate movements of the robot on certain trajectories	Die grafische Programmierung: - sie verwendet CAD-Systemen, um die Objekte der Anwendung geometrisch zu modellieren. Diese geometrische Informationen werden von spezialisierten Programmen verwendet, um Bewegungen des Roboters auf bestimmten Bahnen zu generieren
Programarea teach-in: - este subdivizată în trei metode: teach-in direct, programare master-slave şi teach-in indirect	The teach-in programming: - it is subdivided into three methods: direct teach-in, master-slave programming and indirect teach-in	Die Teach-in Programmierung: - sie ist in drei Methoden unterteilt: direkte Teach-in, Master-Slave-Programmierung und indirekte Teach-in
Programarea: - dispunerea cronologică a unor mişcări, operaţiuni, sau activităţi astfel încât în finalul perioadei să se realizeze o stare posibilă a unui sistem	The programming: - chronological arrangement of some movements, operations or activities so that at the end of the period a possible state of a system should be achieved	Die Programmierung: - chronologische Anordnung von einigen Bewegungen, Arbeitsgänge oder Aktivitäten, so dass am Ende der Periode einen möglichen Zustand eines Systems realisiert wird
Programe SCADA: - denumirea prescurtată a programelor software pentru Supervisory Control And Data Acquisition	SCADA programs: - the short name of the software programs for Supervisory Control and Data Acquisition	SCADA-Programme: - der Kurzname der Software-Programme für Supervisory Control and Data Acquisition
Repetabilitate: - însuşirea de a fi repetabil	Repeatability: - the characteristic of being repeatable	Wiederholbarkeit: - die Eigenschaft, wiederholbar zu sein
Robot: - sistem automatizat care acţionează pe baza unui program de lucru stabilit sau care reacţionează la anumite influenţe exterioare, dând impresia executării unor acţiuni omeneşti; dispozitiv de mişcare cu mai multe axe, aplicabile universal; mişcările si traiectoriile mişcării sunt liber programabile şi, dacă este necesar, sunt ghidate de senzori; utilizează mâini mecanice sau alte funcţii de producţie	Robot: - automated system that acts on a set program of work or react to certain external influences, giving the impression of executing some human actions; movement device with multiple universally applicable axes; the movements and the trajectories of movements are freely programmable and, if necessary, are guided by sensors; it uses mechanical hands or other production functions	Roboter: - automatisiertes System, das aufgrund eines festgelegten Arbeitsprogrammes betreibt oder das auf bestimmte äußere Einflüsse reagiert, und das den Eindruck erweckt, als ob es einige menschliche Handlungen macht; Bewegung Gerät mit mehreren universell einsetzbar Achsen; die Bewegungen und die Bahnen von Bewegungen sind frei programmierbar, und, falls notwendig, werden sie von den Sensoren geführt; es nutzt mechanische Hände oder andere Produktionsfunktionen
Robotica: - domeniu pluridisciplinar al ştiinţei şi tehnicii care studiază proiectarea şi tehnica construirii sistemelor mecanice, informatice sau mixte şi a roboţilor, în scopul înlocuirii parţiale sau totale a omului în acţiunea sa asupra mediului înconjurător	The robotics: - a multidisciplinary field of science and technology which studies the design and engineering of building mechanical, computer or mixed systems, as well as of robots, with the aim of partial or total replacement of man in his action on the environment	Die Robotik: - ein interdisziplinäres Gebiet der Wissenschaft und Technologie, das das Projektieren und die Konstruktion von den mechanischen, informatishen oder gemischten Systemen sowie den Robotern, um den Menschen teilweise oder völlig in seinem Handeln auf die Umwelt zu ersetzen
Sarcina robotului: - îndatorirea robotului	The task of the robot: - the duty of the robot	Die Aufgabe des Roboters: - die Pflicht des Roboters
Senzor: - convertor care transformă o mărime fizică într-o altă mărime mai uşor de evaluat - în mod uzual o mărime electrică. Dispozitiv care poate monitoriza un proces prin semnalizarea erorilor, analizarea acestora şi transmiterea informaţiilor către alte componente. Dispozitive care pot să opereze atât prin contact fizic sau fără contact fizic	Sensor: - converter that changes a physical size into another size that can be more easily measured - usually an electric size. A device that can monitor a process by signaling errors, analyzing them and transmitting the information to other components. Devices that can operate both through physical contact or without physical contact	Sensor: - Konverter, der eine physikalische Größe in eine andere Größe umwandelt, die mehr leicht gemessen werden können - in der Regel eine elektrische Größe. Das Gerät, das ein Prozess, durch die Signalisierung der Fehler, deren Untersuchung und der Übermittlung der Informationen an andere Komponenten überwachen können. Geräte, die sowohl durch körperlichen Kontakt oder ohne körperlichen Kontakt arbeiten kann
Sequential function chart: - limbaj grafic realizat pas cu pas	Sequential function chart: - graphic language developed step by step	Ablaufsprache: - grafische Sprache, die Schritt für Schritt entwickelt werden
Singularitate: - configuraţie a articulaţiilor robotului în care se pierde un grad de libertate	Singularity: - a configuration of the joints of the robot in which a degree of freedom is lost	Singularität: - eine Konfiguration der Gelenke des Roboters, die ein gewisses Maß an Freiheit verlieren wird
Sistem de acţionare: - mulţime de elemente fizice legate între ele care se introduce între generatorul de energie mecanică si dispozitivul care operează direct asupra obiectului de lucru şi scopul de a transforma şi transmite energia mecanică iniţială la organul final care acţionează asupra obiectului de lucru	Driving system: - a lot of linked together physical elements which are introduced between the mechanical power generator and the device that operates directly on the object of work with a view to transform and transmit the initial mechanical energy to the final body acting on the object of work	Antriebssystem: - eine Menge von miteinander verbundenen physischen Elementen, die zwischen den mechanischen Stromerzeuger und das Gerät, das direkt über das Objekt der Arbeit wirkt, eingeführt wird, um die intiale mechanische Energie zu transformieren und um die intiale mechanische Energie dem Endteil, der über das Objekt der Arbeit wirkt, überzutragen

Sistem de operare: - reprezintă un produs de tip software care este parte componentă a unui sistem, echipament sau aparat computerizat, şi care se ocupă de gestionarea şi coordonarea activităţilor acestuia	Operating System: - it is a product of software type which is a component part of a system, of a computerized equipment or device, and which is in charge of managing and coordinating its activities	Betriebssystem: - es ist ein Software-Typ Erzeugnis, das ein Bestandteil eines Systems, eines EDV-Anlagen oder eines EDV-Gerätes ist, und das sich mit der Verwaltung und der Koordination ihrer Aktivitäten befasst
Sistem mecatronic industrial: - mijloc de producţie care are incorporate echipamente mecanice, electronice si informatice în scopul realizării uneia sau mai multor operaţii tehnologice într-un proces de fabricaţie	Industrial mechatronic system: - a means of production which incorporates mechanical, electronic and computer equipment in order to achieve one or more technical operations in a manufacturing process	Industrielles mechatronisches System: - ein Produktionsmittel, das über mechanischen, elektronischen und EDV-Ausstattungen verfügt, um eine oder mehrere technologische Operationen in einem Herstellungsprozess zu erreichen
Sistem multisenzor: - sistem alcătuit din senzori de acelaşi tip sau de tipuri diferite	Multi-sensor system: - the system consisting of sensors of the same type or different types	Multi-sensor-System: - das System bestehend aus Sensoren des gleichen Typs oder verschiedener Typen
Sistem robotic: - sistem tehnic alcătuit din componente mecanice si electrice(hardware) şi componente de programare(software)	Robotic system: - technical system consisting of mechanical and electrical components (hardware) as well as of programming components (software)	Robotersystem: - technisches System, bestehend aus mechanischen und elektrischen komponenten (hardware) sowie programmierung komponenten (software)
Sisteme de comunicaţii Fieldbus: - componente de automatizare care nu asigură pe acelaşi sau pe nivele diferite ierarhia de control	Fieldbus communication systems: - automation components that do not provide the control hierarchy on the same or on different levels	Fieldbus Kommunikationssysteme: - Automatisierung Komponenten, die die Hierarchie der Kontrolle auf der gleichen oder auf verschiedenen Ebenen nicht sichern
Sisteme de coordonate Utilizator/ User coordinate systems: - definit de utilizator în mod uzual in legătură cu obiecte staţionare din spaţiul de lucru	User coordinate systems: - defined by the user usually in connection with stationary objects in the workspace	Benutzer-Koordinatensysteme: - wird vom Benutzer in der Regel in Verbindung mit stationären Objekten im Arbeitsbereich definiert
Sistemul de coordonate al Uneltei/TCP coordinate systems: - originea este în punctul central al uneltei, perpendicular pe unealta este axa Z, iar axa X este în direcţia în care acţionează unealta	The tool coordinate system / TCP coordinate systems: - the origin is in the central point of the tool, the Z axis is perpendicular to the tool, and the X axis is in the direction in which the tool works	Das Werkzeug-Koordinatensystem / TCP Koordinatensysteme: - der Ursprung ist in den zentralen Punkt des Werkzeugs, die Z-Achse steht senkrecht auf dem Werkzeug, und der X-Achse ist in der Richtung, in der das Werkzeug arbeitet

Sistemul de coordonate Baza- Base coordinate systems: - originea este la baza robotului	Base coordinate systems: - the origin is at the base of the robot	Basis-Koordinatensysteme: - der Ursprung ist an der Basis des Roboters
Sistemul de coordonate Universal/ World coordonate system: - sistem de coordonate cartezian, de obicei, într-un colţ de la baza spaţiului cartezian al robotului	The Universal Coordinate System / The World coordinate system: - the Cartesian coordinate system, usually in a corner at the base of the robot Cartesian space	Der Universal Coordinate System / Die Welt-Koordinatensystem: - das kartesische Koordinatensystem, in der Regel in einer Ecke an der Basis des kartesischen Raums des Roboters
SLIM: - limbaj de programare pentru roboti. Este o extensie a limbajului BASIC	SLIM: - Standard Language for Industrial Manipulators	SLIM: - Standard Sprache für industrielle Manipulatoren
Software: - sistem de programare pentru computere şi procedurile de aplicare a lor furnizate o dată cu computerul sau alcătuite de utilizator	Software: - a programming system for computers and their instructions of use supplied at the same time as the computer or created by the user	Software: - ein Programmiersystem für Computer und ihre Gebrauchsanweisungen zur gleichen Zeit wie der Computer geliefert oder vom Benutzer erstellt
Spaţiul de lucru: - spaţiul în care se desfăşoară o activitate	The workspace: - the space where an activity takes place	The Workspace / Der Arbeitsraum: - der Raum, in dem eine Aktivität stattfindet
Structured Text: - text structurat	Structured Text: - a text that is structured	Structured Text: - einen Text, der strukturiert ist
Teach-in direct: - este o metodă de programare utilă pentru roboţii folosiţi în aplicaţii de tratare a suprafeţelor (vopsire, polizare, şlefuire)	Direct teach-in: - it is useful for the robots used in applications of surface treatment (painting, grinding, polishing)	Direct Teach-in: - das ist nützlich für die Roboter, die in Anwendungen von Behandlung der Oberflächen verwendet werden (Malerei, Schleifen, Polieren)
Teach-in indirect: - este cea mai utilizată metodă de programare a robotului	Indirect teach-in: - it is the most common method of robot programming	Indirect Teach-in: - das ist die häufigst benutzte Methode der Roboter-Programmierung
Tele-manipulatoare: - manipulatoare conduse prin unde radio, de exemplu pentru mânuirea unor materiale periculoase (radioactive sau explozive)	Tele - handlers: - handlers led by radio waves, for example for handling of some dangerous (radioactive or explosive) materials	Fernmanipulator: - Manipulatoren, die durch Radiowellen geleitet werden, zum Beispiel für die Handhabung einiger gefährlichen (radioaktiven oder explosiven) Materialien / Stoffen
Timer: - temporizator	Timer: - temporizer	Timer / Zeitgeber: Verzögerungstaktiker
Toleranţa la defecte: - concept necesar pentru asigurarea producţiei continue care se impune cu necesitate în aplicaţiile cu grad înalt de pericol	The fault-tolerant: - the concept necessary to ensure continuous production which is absolutely necessary in applications with a high degree of risk	Die Fehlertolerante: -Konzept notwendig, um eine kontinuierliche Produktion sicherzustellen, die absolut notwendig in Anwendungen mit einem hohen Risiko verbunden ist

Traductoare capacitive: - fac parte din grupa senzorilor parametrici şi se bazează pe proprietatea că mărimea de măsurat produce o variaţie a capacitaţii traductorului	Inductive transducers: - they are part of the group of parametric sensors and are based on the property that the size of measuring produces a variation of the transducer inductance	Induktive Wandler: - sie gehören zur Gruppe der parametrischen Wandler und beruhen auf der Eigenschaft, dass die Größe der Messung eine Variation der Induktivität des Wandlers produziert
Traductoare inductive: - fac parte din grupa senzorilor parametrici şi se bazează pe proprietatea că mărimea de măsurat produce o variaţie a inductanţei traductorului	Optical transducers: - they use optical and electronic devices for detecting objects, using red or infrared light	Optische Wandler: - sie verwenden optische und elektronische Geräte zur Detektion von Objekten, die Rot- oder Infrarotlicht verwenden
Traductoare rezistive: - fac parte din grupa traductoarelor parametrice si se bazează pe faptul ca mărimea de măsurat produce o variaţie a rezistentei electrice a traductorului	Resistive transducers: - they belong to the group of parametric transducers and are based on the fact that the size of measuring produces a variation of the electrical resistance of the transducer	Widerstandswandler: - sie gehören zur Gruppe der parametrischen Wandler und beruhen auf der Tatsache, dass die Größe der Messung eine elektrische Widerstandsänderung des Wandlers produziert
Traiectorie: - drumul parcurs în spaţiu de un corp în mişcare	Trajectory: - the distance covered in space by a body in motion	Trajektorie: - die zurückgelegte Strecke im Raum eines Körpers in Bewegung

Capitolul II.

MINIGHID DE CONSTRUCŢIE A ROBOŢELULUI MOBIL

2.1. DEFINIŢII ALE ROBOŢILOR

La fel ca termenul ,,automatizare”, termenul de ,, robot” este utilizat cu mai multe înţelesuri, în contexte diferite. Câteva definiţii sunt date mai jos:

Roboţii sunt dispozitive de mişcare cu mai multe axe, aplicabile universal. Mişcările şi traiectoriile mişcării sunt programabile şi, dacă este necesar, sunt ghidate de senzori. Roboţii utilizează mâini mecanice, unelte sau alte dispozitive (numite în general end-effectors) pentru a executa manipulări mecanice sau alte funcţii de producţie.

În Germania este necesar ca un robot să aibă mai mult de 3 axe, dar această definiţie nu este acceptată unanim, în întreaga lume. Japonia şi Statele Unite utilizează alte definiţii pentru roboţi. În Japonia un manipulator cu 2 axe comandat manual este considerat robot.

În domeniul roboticii, cei mai interesanţi roboţi sunt numiţi „roboţi inteligenţi”. Ei ar trebui să fie capabili să manipuleze obiecte în lumea reală şi să reacţioneze la evenimente externe. Ei trebuie să fie flexibili, de exemplu să îşi modifice comportamentul. Cel mai important criteriu este multitudinea de senzori folosiţi de robot.

2.2. CLASIFICAREA ROBOŢILOR

Maşinile şi uneltele sunt clasificate după funcţiile pe care le îndeplinesc. Dacă îndeplinesc mai multe funcţii, atunci se grupează după o funcţie principală. Datorită uriaşei varietăţi de funcţii ale roboţilor, aceştia se pot clasifica în diverse grupe de funcţii principale.

Astfel, roboţii de sudură şi de vopsire pot aparţine grupelor de maşini de sudură, respectiv maşini de vopsit.

Roboţii normali(care lucrează cu mâini mecanice) aparţin dispozitivelor de manipulare.

Dispozitive de manipulare

Dispozitivele de manipulare sunt mecanisme care creează, schimbă şi menţin un aranjament al unor corpuri cu geometrie bine delimitată, într-un spaţiu fizic la care se ataşează un sistem de coordonate.

Mişcarea unor piese sau a unor unelte este o caracteristică funcţională a tuturor roboţilor. Roboţii sunt clasificaţi ca „dispozitive de manipulare” şi aparţin subcategoriei „dispozitive de mişcare”.

În afară de roboţi, există mai multe subclase de „dispozitive de mişcare”:

• Manipulatoare simple

Dispozitive de mişcare controlate manual pentru diverse operaţii de manevrare.

• Tele-manipulatoare

Manipulatoare conduse prin unde radio, de exemplu pentru mânuirea unor materiale periculoase (radioactive sau explozive).

• Dispozitive de alimentare

Mecanisme cu program de mişcare fix. Traiectoriile şi unghiurile de mişcare pot fi modificate mecanic. Sunt prevăzute cu mâini mecanice (gripper) pentru acţiuni de mânuire obiecte.

2.3. CARACTERISTICI ALE ROBOŢILOR

Principalele caracteristici ale roboţilor industriali se pot grupa în mai multe categorii:

a) geometrie:

· spaţiu de lucru

· configuraţia articulaţiilor

· numărul de grade de libertate.

b) încărcătură:

· capacitatea de încărcare

· încărcătură utilă.

c) cinematică:

· viteza şi acceleraţia

· viteza pe traiectorie: viteza uneltei într-o mişcare liniară

· timpul de mişcare.

d) precizie:

· repetabilitate

· precizia de poziţionare.

e) controller:

· hardware

· software

· interfaţă

· programare.

2.4. TIPURI DE ROBOŢI

In aplicaţiile industriale următoarele tipuri de roboţi sunt cele mai utilizate:

2.4.1 Roboţi cu braţ articulat (cu 5 sau 6 articulaţii)

2.4.2 Roboţi SCARA

2.4.3. Roboţi tip portal

2.4.4. Roboţi mobili

2.4.1. Roboţi cu braţ articulat

Roboţi cu braţ articulat cu 5 articulaţii

Robot cu braţ, cu cinci articulaţii

Caracteristici tehnice:

Aranjamentul articulaţiilor: 5 articulaţii de rotaţie.

Avantaje :

• Spaţiul de lucru mare
• Mişcări rapide
• Se pot instala pe podea sau suspendaţi (de tavan)
• Orientare arbitrară a gripper-ului sau uneltei.

Dezavantaje: restricţii în orientarea end-effectorului (TCP) din cauza lipsei unui al şaselea grad de libertate.

Spaţiul de lucru (culoare închisă) al unui robot cu cinci articulaţii

Proprietăţi ale roboţilor cu 5 articulaţii:

Aranjamentul articulaţiilor: 1 rotaţional, 2 rotaţional, 3 rotaţional, 4 rotaţional, 5 rotaţional

Viteză: până la 6 m/s

Sarcină: de la 1 kg până la aproximativ 10 kg

Repetabilitate: aproximativ +/- 0,04 mm

Greutate: de la 20 kg până la aproximativ 150 kg

Aplicaţii ale roboţilor cu 5 articulaţii:

• Alimentarea cu piese pentru maşini-unelte CNC
• Asamblare
• Automatizări de laborator
• Testare
• Educaţie.

Roboţi cu braţ articulat cu 6 articulaţii

Acest tip de robot mai este numit „robot universal” datorită utilizării pe scară largă în aplicaţii de mânuire (manipulare) şi procesare.

Robot cu braţ articulat, cu şase articulaţii

Caracteristici tehnice:

Aranjamentul articulaţiilor: 6 articulaţii de rotaţie.

Avantaje:

• Spaţiul de lucru mare
• Mişcări rapide

• Se pot instala pe podea sau suspendaţi (de tavan)
• Orientare arbitrară a gripper-ului sau uneltei.

Proprietăţi ale roboţilor cu 6 articulaţii:

Aranjamentul articulaţiilor: 1 rotaţional, 2 rotaţional, 3 rotaţional, 4 rotaţional, 5 rotaţional, 6 rotaţional

Viteză: până la 8 m/s

Sarcină: de la 2 kg până la aproximativ 500 kg

Repetabilitate: aproximativ +/- 0,03 mm până la +/- 0,05 mm

Greutate: de la 30 kg până la aproximativ 2000 kg.

Aplicaţii ale roboţilor cu 6 articulaţii:

o Sudare

o Vopsire

o Mânuire (manipulare)

o Asamblare.

Spaţiul de lucru (culoare închisă) al unui robot cu 6 articulaţii

2.4.2. Roboţi SCARA

Roboţii SCARA sunt o particularizare a unui robot articulat, în sensul că ei acţionează prin articulaţii, dar numai într-un plan orizontal. Numele SCARA vine de la acronimul pentru: Selective Compliance Assembly Robot Arm.

Robot SCARA cu patru articulaţii

Caracteristici tehnice:

Aranjamentul articulaţiilor: 2 sau 3 articulaţii rotaţionale, 1 articulaţie liniară.

Avantaje:

• Mişcări orizontale foarte rapide

• Rigiditate mare în articulaţia verticală
• Repetabilitate foarte bună.

Dezavantaje: lucru într-un singur plan.

Proprietăţi ale roboţilor SCARA:

Aranjamentul articulaţiilor: (1 rotaţional, 2 rotaţional, 3 linear, 4 rotaţional) sau (1 rotaţional, 2 linear, 3 rotaţional)

Viteză: până la 6 m/s

Sarcină: de la 1kg până la aproximativ 20 kg

Repetabilitate: aproximativ +/- 0,01 mm

Greutate: de la 10 kg până la aproximativ 200 kg.

Aplicaţii ale roboţilor SCARA:

o Asamblare

o Aplicaţii de manipulare de tip Pick-and-place

o Găurire

o Frezare

o Testare.

Spaţiul de lucru al unui robot SCARA cu patru articulaţii

2.4.3. Roboţi portal

Un robot portal este instalat deasupra spaţiului de lucru.

Caracteristici tehnice:

Aranjamentul articulaţiilor: 3 articulaţii liniare.

Avantaje:

• Spaţiul de lucru mare
• Posibilitate de manipulare sarcini mari.

Proprietăţi ale roboţilor portal:

Aranjamentul articulaţiilor: 1 liniar, 2 liniar, 3 liniar (de-a lungul coordonatelor x, y şi z)

Viteză: până la 8 m/s

Sarcină: de la 10 kg până la aproximativ 10000 kg

Repetabilitate: aproximativ +/- 0,1 mm.

Greutate: până la ordinul tonelor.

Aplicaţii ale roboţilor portal:

o Transport

o Paletizare

o Asamblare

o Inserare

o Depozite automate.

2.4.4. Roboţi mobili

2.4.4.1. Definire

Roboţii mobili reprezintă cea mai spectaculoasă şi reprezentativă categorie de sisteme mecatronice, mai ales datorită încercării de a copia şi de a se apropia de modele din lumea vie.

În multe şcoli în care se studiază mecatronica, testul de maturitate al unui elev este dat de proiectarea şi construcţia unui robot mobil, de un anumit tip, cu o structură mecanică mai mult sau mai puţin complexă, cu motoare de acţionare care asigură deplasarea în mediul înconjurător, cu senzori care îi permit orientarea, identificarea şi evitarea obstacolelor şi cu un „creier”, constituit dintr-unul sau mai multe procesoare numerice, care asigură comanda intregului sistem.

In cazul unui robot mobil avem de a face cu un sistem autonom ce-şi poate modifica poziţia în raport cu spaţiul de lucru. Cum nu există o metodă directă de măsură a poziţiei instantanee a robotului mobil, pentru a rezolva problema estimării poziţiei trebuie integrată mişcarea robotului pe o perioadă de timp. La aceasta se mai adaugă erorile în estimarea poziţiei datorate alunecării pe suprafaţa de deplasare.

Roboţii mobili mai sunt numiţi şi robocare sau vehicule ghidate şi au sarcini de căutare şi urmărire a unei traiectorii.

2.4.4.2. Problemele unui robot mobil

1) stabilitatea vehiculului 

2 ) propulsia robotului

3) comanda şi controlul robotului – dacă robotul se deplasează singur avem probleme cu soft-urile (alegerea traseului şi ocolirea obstacolelor). Dacă robotul este telecomandat ori radioghidat sunt probleme legate de transmiterea şi primirea informaţiilor de la robot.

2.4.4.3. Caracteristici de funcţionare specifice:

· Agilitate: capacitatea de evitare sau depăşire a obstacolelor

· Manevrabilitate: caracteristica direct dependentă de minimalizarea spaţiului de manevră (rotiri, întoarceri)

· Grad de mobilitate: permite urmarirea unei traiectorii variate ca formă, lungime sau puncte de oprire

· Viteza de deplasare: capacitatea de a acoperi în cel mai scurt timp distanţa până la un punct ţintă (uzual 1-10 m/s functie de mediu)

· Autonomie: caracterizează dependenţa de o sursa de lumină.

2.4.4.4. Caracteristici comune ale roboţilor mobili:

• Structura mecanică este un lanţ cinematic serie sau paralel respectiv tip “master-slave”
• Sistemul de acţionare utilizat este electric pentru sarcini mici şi medii şi hidraulic pentru sarcini mari
• Sistemul senzorial utilizează senzori interni(de turaţie, poziţie, efort) la nivelul articulaţiilor, senzori externi(camere TV) pentru scanarea mediului şi senzori de securitate( de proximitate, de prezenţă cu ultrasunete)
• Sistemul de comandă este ierarhizat, de obicei multiprocesor
• Limbajele de programare utilizate sunt preluate de la roboţii staţionari.

2.4.4.5. Categorii de roboţi mobili

Roboţii mobili se clasifică astfel:

• În funcţie de dimensiuni:

- macro

- micro

- nano-roboţi

Diferite tipuri de miniroboţi

• În funcţie de mediul în care acţionează:

- roboţi tereştri – se deplasează pe sol

- roboţi subacvatici – în apă

- roboţi zburători – în aer

- roboţi extratereştri – pe solul altor planete sau în spaţiul cosmic.

• În funcţie de sistemul care le permite deplasarea în mediul în care acţionează există de exemplu pentru deplasarea pe sol:

- roboţi pe roţi sau şenile

- roboţi păşitori: bipezi, patrupezi, hexapozi, miriapozi

- roboţi târâtori: care imită mişcarea unui şarpe, a unei râme etc.

- roboţi săritori, care imită deplasarea broaştelor, cangurilor etc.

- roboţi de formă sferică (se deplasează prin rostogolire) etc.

2.4.4.6. Roboţi mobili pe roţi

In general, roboţii mobili pe roţi sunt utilizaţi în cazul parcurgerii unor suprafeţe plate in care sistemul de locomoţie pe roţi se adaptează la denivelările terenului.

Robot mobil pe roţi

Caracteristici definitorii ale roboţilor mobili pe roţi:

· Roţile sunt eficiente în utilizarea roboţilor mobili pe suprafeţe plane (sau cu denivelări reduse)

· Construcţie mecanică relativ simplă

· Nu au probleme legate de echilibru

· Cerinţe în proiectare: tracţiunea şi stabilitatea, manevrabilitatea şi controlul

· Tipul şi configuraţia roboţilor au rol determinant asupra dinamicii robotului.

Sistemul de locomoţie cu roţi

Acest sistem de locomoţie cu roţi, prevăzute cu pneu, permite viteze de deplasare mai mari decât cel cu şenile.

Roboţii cu astfel de sistem de locomoţie acţionează de regulă în zone cu teren asfaltat sau pietruit, având posibilităţi de trecere peste obstacole mai mici decât în cazul celor cu şenile.

În funcţie de greutatea robotului şi sarcina

de manipulat, acest sistem de locomoţie pe roţi Sistem de locomoţie cu 2x3=6 roţi poate fi prevăzut cu 3 roţi, 4 roţi sau 6 roţi acţionarea fiecărei roţi fiind de regulă individuală.

2.4.4.7. Roboţi mobili pe şenile

Roboţii mobili cu sistem de locomoţie cu şenile sunt realizaţi într-o gamă foarte variată de dimensiuni şi greutăţi, având diferite grade de mobilitate, în funcţie de complexitatea operaţiilor pe care trebuie să le efectueze, cu diferite viteze de deplasare.

Robot cu şenile

Sistemul de locomoţie cu şenile

In general, sistemul de deplasare cu şenile are în componenţă:

- o roată motoare I

- o roată de întindere II

- două sau mai multe roţi purtătoare III

- una sau două roţi de susţinere IV a şenilei V

- şenila V realizată ca un lanţ articulat plan.

Sistem de locomoţie cu şenilă

2.4.4.8. Roboţi mobili cu picioare (Umanoid)

Din vasta tematică a roboţilor mobili sunt expuse câteva aspecte din domeniul roboţilor umanoizi şi al roboţilor LEGO, menite să scoată în evidenţă principalele probleme pe care le ridică construcţia şi funcţionarea acestor sisteme şi pe care specialistul în mecatronică trebuie să le stăpânească şi să le rezolve.

Consideraţiile privind roboţii umanoizi sunt preluate dintr-un studiu foarte interesant, de previzionare a dezvoltarii în viitor a acestor roboţi, finanţat de Comisia Europeană [REG03].Principalele componente tehnice studiate se impart in şase grupe: Robot umanoid

1 - inteligenţa

2 - percepţia

3 - comunicarea

4 - alimentarea cu energie

5 - manipularea

6 - mersul biped.

2.4.4.9. Roboţi LEGO

Studiul mecatronicii reprezintă o problemă foarte complexă, întrucât, pe lângă cunoştinţe temeinice din domeniul mecanicii, electronicii şi tehnicii de calcul, elevul trebuie să înveţe şi cum să integreze aceste părţi în sistemele mecatronice, pentru a genera efectele sinergetice. Întrebarea este: care sunt sistemele cele mai adecvate acestui scop?

Experienţa multor universităţi prestigioase din lume a confirmat faptul că roboţii mobili şi, în special, roboţii LEGO Robot LEGO

programabili sunt sisteme mecatronice ideale, care pot fi utilizate pentru a emula competenţele inginereşti, interesul ştiinţific, ideile generale şi creativitatea elevilor.

Sistemul LEGO DACTA asigură un mijloc facil şi eficient de a configura şi reconfigura structuri de roboţi mobili. El conţine:

• elemente mecanice, incluzând piese LEGO utilizate pentru a construi structuri mecanice, dar şi diferite tipuri de cuple (articulaţii), pinioane, curele etc. [MAR95]
• elemente electrice şi electronice: motoare, diferite tipuri de senzori, sisteme de comandă cu microcontrollere, interfeţe om-maşină, interfeţe între PC şi microcontroller
• software pentru dezvoltarea programelor de comandă a structurilor LEGO.

Roboţii LEGO sunt utilizaţi pe scară foarte largă în procesul de instruire a tinerilor de la vârstele cel mai fragede. Aceştia trebuie să abordeze probleme complexe, cum ar fi, de exemplu, urmărirea unei traiectorii desenate pe podea, cu ajutorul unuia sau a doi senzori. Cele mai complexe probleme pot fi rezolvate cu ROBOLAB, care implică utilizarea senzorilor vizuali şi procesarea imaginilor [DUM05].

Robot mobil utilizat pentru teste

2.4.5. Structuri speciale de roboţi

În afară de roboţii standard, a căror structură mecanică a fost descrisă mai sus, există şi alte variante de construcţie a lanţului cinematic. Aceşti roboţi speciali au diferite utilizări şi se construiesc în serie mică sau unicat pentru a fi folosiţi în aplicaţii particulare, cum ar fi:

· Misiuni spaţiale

· Misiuni subacvatice

· Medicină

· Cercetare.

2.4.6. End-effectori

Mecanismul, organul de maşină sau unealta cu care un robot operează, este, în general, în limba engleză, numit end-effector sau simplu effector. În categoria effectorilor intră şi camerele de luat vederi, precum şi echipamente de măsurare. Acestea din urmă permit robotului să interacţioneze cu mediul înconjurător.

Cuplarea dintre braţul robotului cu end-effectorul se face cu ajutorul a patru componente care formează un lanţ de transmisie:

Senzor

¯

program ® controller

¯

IR « flange « drive « cinematică « sistem de agăţare « grup de lucru

Sistemul de control şi de acţionare al unui end-effector

F Flanşa robotului;

F Motor de acţionare;

F Mecanisme de mişcare ale end-effectorului;

F Sistemul mecanic de apucare (mână mecanică propriu-zisă).

End-effectorul primeşte comenzi de la controller-ul robotului pentru a acţiona sau nu, conform programului realizat de utilizator.

2.4.7. Gripper-e

Un gripper (denumire din limba engleză) fixează mecanic poziţia şi orientarea obiectului apucat, relativ la braţul robotului. Astfel, este posibilă mişcarea şi poziţionarea unei piese, de exemplu, într-o celulă de fabricaţie. Dacă se doreşte obţinerea de informaţii suplimentare despre piesa apucată, gripper-ele pot fi dotate cu senzori speciali.

Tipuri de gripper - e:

v Mecanice

- Mână mecanică cu două degete paralele (posibil cu senzor de poziţie: închis-deschis)

- Mână mecanică cu trei degete paralele (poziţia lor formează un triunghi echilateral)

- Mâini mecanice cu două sau trei degete ce execută mişcări de rotaţie

- Mâini mecanice cu pârghii articulate.

v Cu vacuum

v Magnetice (cu magnet permanent sau electro-magnet)

v Speciale (ex. cârlige, spatule, piese gonglabile etc.).

Gripper-e cu gheare

Ghearele sunt accesorii metalice, sau din alt material, de o anumită formă geometrică, ce ţin cont de forma externă sau internă a piesei. Se pot folosi mai multe tipuri de gheare cu acelaşi gripper. Ghearele se ataşează pe degetele unor gripper-e mecanice. Cele mai utilizate gripper-e cu degete sunt acţionate pneumatic, deoarece:

§ Sunt uşor de construit

§ Este posibilă implementarea unei protecţii uşoare în caz de cădere a tensiunii (gripper-ul poate să rămână strâns)

§ Sunt ieftine în comparaţie cu alte alternative.

Cleşti mecanici

Diferite sisteme cu pârghie pot converti mişcarea unui cilindru pneumatic sau a unei mâini mecanice cu două degete paralele, într-o mişcare de prindere tip cleşte. Astfel de sisteme sunt folosite pentru reglarea forţei de strângere şi a distanţelor de mişcare a ghearelor.

Gripper-e cu vacuum

Prinderea cu vacuum este indicată în manipularea pieselor cu suprafaţă netedă, de exemplu sticlă. Pentru piese de formă geometrică mai complexă, pot exista mai multe ventuze, dispuse pe diferite părţi ale piesei, pentru o repartizare uniformă a forţelor de sucţiune.

Tipuri standard de gripper-e cu vacuum:

o Generatoare de vacuum alimentate la presiune (pe baza principiului tubului Venturi), plus ventuză;

o Pompe de vacuum, plus ventuză.

Gripper-e cu vacuum pentru ouă(stânga) si pentru plăci metalice (dreapta)

Gripper-e magnetice

Gripper-ele magnetice funcţionează cu un magnet permanent sau cu un eletro-magnet (o bobină alimentată cu curent electric este echivalentă cu un magnet temporar). Aceste gripper-e sunt folosite pentru a manipula piese plate din material feromagnetic.

Gripper magnetic cu pârghie acţionată pentru desprinderea piesei de pe magnet

Gripper-e flexibile

Caracteristicile unui gripper flexibil sunt: spaţiul de prindere variabil, forţă de strângere variabilă, adaptabilitate a suprafeţei de prindere ( de contact cu piesa), flexibilitate mecanică a poziţiei şi a orientării gripper-ului.

Gripper-ele flexibile au un spectru mai larg de aplicaţii decât cele standard, dar ele nu sunt aplicabile universal (pentru orice proces de apucare). În vederea adaptării unui robot la situaţii foarte diferite, se folosesc sisteme mecanice de schimbare a gripper-ului sau a sculei.

Gripper-e multi-senzor

În viitor, aceste gripper-e cu mai mulţi senzori se pot folosi pentru extinderea funcţionalităţii robotului. Scopul este de a crea un gripper care posedă capacităţi de sesizare comparabile cu ale unei mâini umane. Pentru a realiza o producţie modernă, inginerii proiectanţi au în vedere încă din faza de proiectare a pieselor, tipul de gripper ce trebuie folosit în faza de asamblare. În acest fel, piesele se pot proiecta pentru a fi posibilă asamblarea lor cu gripper-e mai simple.

2.5. ARII DE APLICABILITATE ALE ROBOŢILOR

Aplicaţiile actuale ale roboţilor sunt foarte variate. Pentru anumite aplicaţii există roboţi speciali, pentru altele există roboţi cu o cinematică (structură mecanică) standard. Oricum, fiecare gen de aplicaţie are propriile necesităţi, de aceea nu s-a putut concepe şi construi, încă, un „robot universal”.

Principalele domenii de utilizare a roboţilor sunt:

• Interconexiuni (asamblări nedemontabile: sudare, lipire, cositorire)
• Transport
• Procesarea suprafeţelor
• Debitare (tăiere)
• Tehnici de producţie: asamblare, poziţionări componente electronice, măsurători.

• Interconexiuni (asamblări nedemontabile între diferite tipuri de materiale)

Asamblarea nedemontabilă a materialelor necesită o precizie bună şi o calitate ridicată. Dacă un robot execută suduri, lipiri şi cositoriri, procesul poate deveni mai rapid şi mai precis.

Sudarea în puncte

Sudarea în puncte este una dintre principalele aplicaţii ale roboţilor. În industria automobilelor, dificila muncă de sudare a caroseriilor a fost preluată de roboţi. Utilizarea roboţilor este mult mai economică.

Roboţi ce realizeazã sudare in puncte a unei caroserii de automobil

Sudarea cu arc electric

Sudarea cu arc electric este, de asemenea, un domeniu al utilizării roboţilor. Această tehnologie presupune mişcarea robotului pe o anumită traiectorie cu viteză controlată, asemănător cu cea de la maşini CNC. Senzorii tactili, optici şi electrici sunt folosiţi pentru urmărirea formei sudurii. Roboţii echipaţi cu senzori pot corecta deviaţii ale poziţiei pieselor sau ale grosimii materialului.

Cositorire cu robot

Lipirea

În prezent, există multe aplicaţii în care dozarea şi aplicarea cleiurilor de lipire pe diverse suprafeţe se face cu ajutorul roboţilor. La aceşti roboţi, dozarea lichidului de lipire este sincronizată cu viteza de deplasare a diuzei deasupra materialului.

Cositorirea

Cositorirea componentelor electronice pe plăci imprimate este o aplicaţie de succes a roboţilor. Tehnologia implică cositorirea componentelor de acelaşi tip în celule de lucru diferite sau ca acelaşi robot care va schimba aparatul de cositorit după aplicarea mai multor piese de acelaşi tip.

• Transport

Există trei tipuri de aplicaţii de transport:

Mânuirea unor piese

Roboţii se folosesc pentru mânuirea unor piese grele, voluminoase sau care au temperatură mare (în industria metalurgică).

Mânuirea unor obiecte voluminoase (cutii)

Paletizarea

Paletizarea este un proces tehnologic obişnuit la începutul şi la sfârşitul unei staţii de procesare sau ale unei linii de producţie. Roboţii utilizaţi pentru paletizare trebuie să aibă spaţiul de lucru mare şi viteză de mişcare mare. Trebuie să cunoască poziţia în care a fost aşezat paletul, dimensiunile şi modul de aşezare pe palet a obiectelor. Funcţie de mărimea obiectelor, robotul va folosi dispozitive de apucare (gripper-e) speciale.

Paletizare cu robot

Alimentarea cu piese a unor maşini-unelte

Utilizarea roboţilor pentru alimentarea cu piese a acestor maşini-unelte este justificată, deoarece roboţii pot executa mişcări mai rapide şi mai precise decât un operator uman.

La alimentarea cu piese se folosesc gripper-e duble. Robotul se sincronizează cu maşinile-unelte prin intrări/ieşiri digitale sau prin comunicaţie în reţea.

• Procesarea suprafeţelor

Domeniul procesării suprafeţelor este destul de dur în ceea ce priveşte condiţiile de lucru şi sănătatea operatorilor umani.

Automatizarea este impusă de condiţiile grele de muncă.

Aplicaţii uzuale ale roboţilor în domeniul procesării suprafeţelor:

· Vopsire

· Polizare şi şlefuire

· Debavurare

Vopsirea

Roboţii de vopsire sunt frecvent utilizaţi în aplicaţiile industriale. Cel mai bun exemplu este cel de vopsire a caroseriilor de automobile, care este deja un standard. Mai mulţi roboţi cooperează la acelaşi stand de lucru pentru vopsirea unei caroserii. Roboţii sunt protejaţi împotriva pătrunderii în articulaţii a vaporilor solvenţi şi a picăturilor de vopsea.

Polizarea şi şlefuirea

În aplicaţiile de polizare, robotul trebuie să mânuiască o piesă pe care să o preseze cu o forţă controlată asupra unei benzi sau a unui disc de polizare. Mobilitatea braţului robotului permite polizarea piesei sub diferite unghiuri, atât static, cât şi în mişcare. Senzorii speciali trebuie să măsoare forţa de apăsare şi să detecteze poziţia uneltei (discul polizorului), în cazul în care aceasta se uzează.

Debavurarea

În metalurgie, după operaţia de turnare în forme, suprafeţele pieselor sunt acoperite de bavuri. Acestea trebuie îndepărtate cu ajutorul unor discuri sau a unor polizoare. Polizoarele se pot monta pe robot cu ajutorul unor flanşe de metal şi cauciuc. Elasticitatea cauciucului preia şocul transmis în braţul robotului de forma neregulată a bavurilor şi permite mici deviaţii de la traseul exact (programat) al sculei robotului.

• Debitarea

Roboţii utilizaţi în operaţii de debitare trebuie urmărească cu precizie traiectorii complexe. Principalele tehnologii de debitare utilizate cu roboţi sunt:

Debitarea cu jet de apă

Se foloseşte pentru a tăia materiale moi, cum ar fi plasticul sau materialele compozite. Roboţii trebuie să reziste la umiditatea ridicată, rezultată în zona de tăiere.

Debitarea cu laser

Laserul este o tehnologie nouă. Tăierea cu laser este bazată pe separarea termică a materialului. Există mai multe tehnologii de tăiere cu laser ce depind de tipul de gaz folosit pentru suflare:

ü Tăierea prin sublimare

Raza laser vaporizează metalul. În locul de tăiere, pe lângă laser, trebuie suflat un gaz inert ce va îndepărta materialul vaporizat.

ü Tăierea prin topire

Laserul topeşte materialul, iar gazul inert îndepărtează topitura. Cu această tehnologie, un robot poate tăia metal în atmosferă controlată (gaz inert), fără să producă oxidare suprafeţelor de separaţie.

ü Tăierea cu reacţie exotermă

Materialul este încălzit cu o rază laser până aproape de punctul de topire. Un gaz special de ardere (oxigen) este suflat deasupra zonei de tăiat.

Debitarea convenţională

Roboţii utilizează, pentru tăiere, două tehnologii convenţionale:

Ø Cu flacără autogen

Aceasta este cea mai veche metodă folosită pentru procedee de tăiere termică. Este folosită pentru a tăia oţel slab aliat, cu grosime de la 3 mm până la 200 mm.

Ø Tăierea cu arc de plasmă

La origine, acest procedeu a fost folosit pentru tăierea metalelor pentru care nu se putea folosi procedeul autogen: aliaje crom-nichel, oţel inox, cupru.

• Tehnici de producţie

Pentru a utiliza roboţi în acest tip de activitate, este foarte importantă detectarea cu ajutorul senzorilor a orientărilor şi poziţiilor diverselor subansamble sau piese.

În timpul asamblării, robotul trebuie să asigure o vibraţie pentru îmbinarea componentelor. De asemenea, trebuie să controleze forţele de apăsare pentru a nu produce avarii. De-abia ultimele generaţii de roboţi au putut fi folosiţi eficient în produsele de asamblare. De aceea, această arie de aplicabilitate a roboţilor este una dintre cele mai dinamice, acum şi în viitorul apropiat.

Asamblarea de componente mecanice

Pentru obţinerea unui proces economic de asamblare există câteva condiţii ce trebuie îndeplinite:

§ Părţile componente trebuie proiectate din start pentru a uşura procesul de asamblare – (de ex. autocentrare).

§ Piesele trebuie să alimenteze standul de asamblare în timp util şi cu o anumită orientare în spaţiu.

§ Procesul de asamblare trebuie să fie menţinut cât se poate de simplu şi trebuie adaptat la spaţiul de lucru al robotului.

Poziţionări de componente electronice

Roboţii echipaţi cu gripper-e speciale sunt utilizaţi pentru montarea şi lipirea pe placa electronică imprimată a acestor componente mari sau dificil de montat cu maşini de inserţie.

Măsurarea

Măsurarea aleatoare, dintr-un lot de piese, este o metodă utilizată frecvent pentru controlul calităţii produselor. Există aplicaţii în care roboţii preiau de pe banda de producţie, la intervale de timp regulate sau aleatoare, piese pe care le măsoară în vederea verificării calităţii.

Domenii speciale de utilizare a roboţilor

În afară de producţia industrială, există şi alte domenii în care utilizarea roboţilor s-a impus sau a fost eficientă. Exemple de domenii cu aplicaţii speciale pentru roboţi sunt:

§ Spaţiul extraterestru

§ Laboratoare de cercetare

§ Medicină

§ Producţii în camere sterile

§ Construcţii

Spaţiul extraterestru

În spaţiul extraterestru, prezenţa omului este foarte costisitoare. Instalaţiile pentru susţinerea vieţii şi aprovizionarea astronauţilor sunt complexe şi scumpe, din punct de vedere tehnologic. De aceea, în misiuni spaţiale sunt preferate sistemele automatizate.

Laboratoare de cercetare

Laboratoarele de cercetare în domeniul medicinei, farmaceutic, al chimiei şi bio-tehnologiilor necesită întotdeauna mânuirea unor substanţe sau aparate. Aceste treburi pot fi preluate de roboţi.

Medicină

Fabricarea unui produs medical necesită maximă igienă şi precizie ridicată. O mare parte din produsele farmaceutice sunt produse în camere sterile. Prezenţa omului în aceste locuri poate compromite producţia. De aceea, utilizarea roboţilor este justificată. În camerele sterile, roboţii realizează toate activităţile de mânuire şi de împachetare (încapsulare) a produselor.

Producţii în camere sterile

Într-o cameră sterilă temperatura şi umiditatea sunt menţinute constante, iar aerul trebuie să aibă cât mai puţine particule de impurităţi (praf, vapori de ulei, aerosoli etc.).

În aceste incinte, roboţii sunt folosiţi, în general, pentru activităţi de manipulare. Mişcările trebuie să fie deseori foarte precise, iar gradul de repetabilitate al mişcărilor este foarte important. În plus, aceşti roboţi trebuie să nu contamineze aerul cu impurităţi.

Construcţii

Roboţii sunt foarte rar utilizaţi în construcţii, în special în zonele de producere a semifabricatelor, dar acei câţiva care sunt în activitate lucrează în următoarele domenii:

§ Lucrări de zidărie

§ Ramforsare în construcţia prefabricatelor

§ Producţia de elemente pentru tavan şi pereţi

§ Construcţii de clădiri automatizate.

2.6. CONSTRUCŢIA ROBOŢELULUI MOBIL ARO 1

Un sistem robotic este constituit din următoarele componente:

Ø Hardware( mecanice şi electrice):

- braţul robotului

- motoare şi componentele acestora

- controller

- consola de programare(Teach panel)

- mâna mecanică sau unelte

- instalaţii pentru asigurarea siguranţei în exploatare

- sistem intern de senzori

- sistem extern de senzori

Ø Software (de programare):

- sistemul de operare al controller-ului

- programele de aplicaţie ale utilizatorului

- mediul de programare pentru dezvoltare şi simulare de programă utilizator

Ø Hardware

Braţul robotului

Braţul robotului este folosit pentru mişcarea unui effector. El este componenta esenţială a unui robot. Este constituit din piese mecanice individuale(links), conectate între ele cu ajutorul unor articulaţii(joints). Braţul poate avea mai multe articulaţii liniare şi/sau de rotaţie.

La orice robot, primele 3 articulaţii se numesc articulaţii principale. Un robot poate avea şi alte articulaţii, până la 5 sau 6.

Numărul de articulaţii este egal cu numărul de grade de libertate ale robotului.

Spaţiul de lucru

Spaţiul de lucru defineşte acele puncte din spaţiu în care robotul poate ajunge cu effectorul prin poziţionare cu o anumită direcţie de orientare a effectorului.

Elementele mecanice şi articulaţiile formează un lanţ cinematic.

Acest lanţ cinematic este fixat la baza robotului. Ca urmare a tipului de lanţ cinematic folosit în construcţia unui robot, spaţiul de lucru al acestuia poate fi cartezian, cilindric dau sferic.

Sistemul de acţionare

Sistemul de acţionare asigură mijloacele şi energia necesare robotului pentru a executa mişcări în spaţiul de lucru.Deoarece articulaţiile sunt mobile, sistemul de acţionare trebuie să aplice asupra acestora forţe şi momente în aşa fel încat robotul să fie rigid, chiar şi atunci cand nu se mişcă. Trebuie prevăzute puterile de acţionare necesare pentru a compensa greutatea proprie a robotului şi a putea manipula obiecte sau scule cu end-effector.

Stepping motor d.c. motor	Controller Electric Rotational
Pneumatic cylinder compressed air engine	Pneumatic Hydraulic	Actuation	Liniar Movement
Hydraulic cylinder	Energy

Componentele de acţionare(hardware)

Acţionarea roboţilor folosesc motoare electrice, pneumatice şi hidraulice. In general motoarele electrice sunt cele mai utilizate pentru acţionarea roboţilor.

O acţionare mecanică cu motor electric pas-cu-pas sau cu servomator de curent continuu cuprinde:

- frâne

- mecanisme de transmisie(cu lanţ, cu roti dinţate, cu cremalieră)

- circuit electric de forţă(amplificator)

- controller pentru comanda circuitului de forţă

Acţionari pneumatice:

Elemente de acţionare: motoare şi cilindri pneumatici.

Utilizare: manipulatoare cu două, trei articulaţii, gripper-e.

Acţionari hidraulice:

Elemente de acţionare: cilindri hidraulici şi motoare rotative hidraulice, pompe de ulei şi valve de control.

Utilizare: roboţi pentru acţionări de putere, cu forţe şi momente mari.

Acţionari electrice:

Elemente de acţionare: servo-motoare(motor şi controller în tandem).

Utilizare:aplicaţii unde sunt necesare forţe mici şi medii(aprox. 80% din roboţeii industiali şi mobili).

Controller-ul

Controller-ul unui robot este interfaţa dintre operator şi componentele mecanice şi electrice ale robotului. Misiunea lui este de a controla cinematica robotului şi de a oferi operatorului suport maxim pentru utilizarea eficientă a robotului. Pentru îndeplinirea acestor misiuni controllerul asigură urmatoarele funcţii:

- comunicaţia cu operatorul

- suport pentru programare

- gestiunea programelor

- interpretarea programelor

- coordonarea articulaţiilor pentru mişcarea programată a effector-ului

- realizarea reglării automate a poziţiilor fiecărei axe conform cu valorile de poziţionare calculate

- comunicaţia cu alte maşini din celula de lucru

- asigurarea şi menţinerea unor condiţii de siguranţă

Panoul de operare( Teach Panel)

Panoul de operare( Teach Panel) poate avea un mic afişaj LCD cu câteva linii de text sau un ecran mare ce funcţionează în mod grafic, în culori. In afară de afişaj, panoul de operare include

- buton de Oprire de Urgenţă

- comutator de activare/dezactivare robot

- taste funcţionale pentru generarea, modificarea, selecţia şi testarea programelor

- taste funcţionale, manete sau potenţiometre pentru comenzi manuale de mişcare a robotului

- taste funcţionale pentru controlul echipamentelor periferice(mână mecanică, unelte)

Senzori interni

Sistemul intern de măsurare al robotului este constituit din traductoare ataşate braţului mecanic. Sunt măsurate principalele mărimi de interes pentru poziţionarea robotului şi pentru cunoaşterea stării acestuia. Contreller-ul robotului are acces direct la volorile măsurate cu aceşti senzori.

Variabile măsurate:

- poziţii şi unghiuri(poziţiile articulaţiilor)

- viteze şi acceleraţii

- forţe şi momente

- curenţi şi tensiuni în motoare

Ø Software

Scopul activităţii de programare a robotului este acela de a transfera o succesiune de mişcări complexe către controller-ul robotului, folosind instrucţiuni simple şi diverse metode de programare, astfel încât să poată fi automatizat un proces.

Metode de programare:

Robot programming: Online: - manual

- teach-in: - direct

- master-slave

- indirect

Offline: - graphical

- textual: - explicit

- implicit

- other

PLC-uri – Definiţie, Limbaje standardizate, Structură, Funcţionare

Termenul de PLC este definit prin IEC-1131: Un sistem electronic(digital) de operare, proiectat pentru utilizarea în mediul industrial, ce foloseşte o memorie programabilă pentru stocarea internă a instrucţiunilor necesare implementării unor funcţii specifice(logice, secvenţiale, temporizare, contorizare, calcul matematic), pentru a controla prin intrările şi ieşirile digitale şi analogice diferite tipuri de maşini sau procese’’.

Aşadar, un PLC este un computer proiectat pentru mai multe funcţii de control.

PLC-urile pot fi:

- cu structură monobloc

- cu structură modulară

PLC-uri : a) structură monobloc; b) structură modulară

Majoritatea PLC-urilor permit montarea adiţionala a unor module prin care se largeşte setul(numarul) de semnale procesate sau care îmbogăţesc gama funcţiunilor: module de intrare/ieşire digitale şi/sau analogice, module de poziţionare, module de comunicaţie.

Din punct de vedere funcţional, în structura unui PLC se disting trei componente cu roluri bine definite:

Structura unui PLC

- module de intrare - preiau semnalele din sistemul controlat prin intermediul senzorilor şi le convertesc în semnale logice pentru a putea fi prelucrate de CPU.

- unitatea centrala de prelucrare(CPU) - procesează semnalele primite pe baza instrucţiunilor unui program, ia decizii şi emite semnale de la CPU în semnale numerice pe module de ieşire în conformitate cu strategia de control.

- module de ieşire – convertesc semnale de la CPU în semnale de comandă în scopul acţionării diferitelor echipamente prin intermediul actuatorilor.

Programarea aplicaţiilor se realizează în general pe un sistem de calcul auxiliar(PC) care comunică cu PLC-ul printr-un port serial.

Producătorii controllerelor industriale asigură mediile software de dezvoltare şi implementare a aplicaţiilor: STEP 7, FST, CX Programmer, RS Logix etc.

Aceste medii permit dezvoltarea aplicaţiilor în diverse limbaje de programare, mai mult sau mai puţin populare:

Ladder diagram

Statement list

Structured text

Sequential function chart etc.

Unele PLC-uri sunt prevăzute suplimentar şi cu dispozitive dedicate de programare şi diagnosticare (console de programare).

În funcţionarea PLC-urilor se disting ca elemente specifice pentru aceste tipuri de structuri: procesarea ciclică şi imaginea de proces.

Procesarea ciclică presupune parcurgerea programului ,,linie cu linie” şi, după prelucrarea ultimei instrucţiuni, reluarea prelucrării de la început. Rularea ciclică a programului va continua până la comanda de oprire.

Modul de funcţionare a unui PLC

Imaginea de proces este o zonă a memoriei în care este înregistrată configuraţia intrărilor la începutul ciclului şi în care se actualizează configuraţia ieşirilor pe parcursul rulării unui ciclu.

Structura hardware a unui PLC

Structura hardware de principiu a unui PLC este prezentată în figura de mai jos.

Schema bloc a PLC-ului

În continuare se detaliază trei elemente importante ale acestora:

- unitatea centrală de procesare

- memoria

- interfeţele de intrare/ieşire.

PLC-ul este un echipament electronic de automatizare care poate conduce un proces numai după efectuarea legăturilor cu senzorii şi cu elementele de execuţie (actuatori), urmată de înscrierea programului de lucru în memoria automatului. Legătura dintre PLC şi procesul condus se asigură prin intermediul interfeţelor de intrare/ieşire (module de intrare/ieşire). Fiecare senzor trebuie conectat la o interfaţă de intrare a automatului şi fiecare actuator trebuie conectat la o interfeţă de ieşire a automatului.

Programul de lucru al PLC-ului se scrie într-un limbaj de programare adecvat, cu ajutorul unui dispozitiv de programare (ex. PC).

Programul se stochează în memoria automatului şi execuţia programului este controlată de procesorul unităţii centrale. Faptul că memoria automatului poate fi ştearsă şi apoi încărcată cu un nou program ori de câte ori se doreşte, sau că programul din memorie poate fi modificat după dorinţă, oferă PLC-ului flexibilitate în utilizare. PLC-ul este conceput totodată pentru funcţionarea în mediu industrial: este insensibil la perturbaţii electromagnetice, poate funcţiona într-un domeniu larg de temperatură şi de umiditate, este compatibil direct cu procesul prin utilizarea unor semnale la tensiuni industriale etc.

PLC-ul este conceput totodată pentru funcţionarea în mediu industrial: este insensibil la perturbaţii electromagnetice, poate funcţiona într-un domeniu larg de temperatură şi de umiditate, este compatibil direct cu procesul prin utilizarea unor semnale la tensiuni industriale etc.

Unitatea centrală

Reprezintă "creierul" automatului programabil şi are rolul de a pune în legătură interfaţa de intrare, memoria de date şi interfaţa de ieşire, pe baza programului descărcat de utilizator în memoria program. Unitatea centrală interpretează instrucţiunile din memoria program, pe baza cărora efectuează evaluări logice, calcule aritmetice, prelucrări numerice ale variabilelor de intrare şi furnizează un rezultat memoriei de date sau interfeţei de ieşire.

Memoria

Memoria PLC-urilor este alcătuită din circuite electronice integrate care sunt capabile să înregistreze informaţii sub formă binară (0 logic sau 1 logic).

Informaţia elementară este bit-ul, denumire care provine de la "binary digit" din limba engleză. Memoria joacă un rol important în funcţionarea PLC-ului deoarece reprezintă locul în care se înscrie programul de lucru al aplicaţiei sub forma unei liste de instrucţiuni.

Procesorul citeşte din memorie instrucţiunile programului şi le execută. Memoria PLC-ului este organizată în: memoria de date şi memoria program.

Memoria program păstrează programul realizat şi încărcat de utilizator prin intermediul calculatorului sau al consolei de programare. Memoria program este nevolatilă, de tipul flash sau EEPROM.

Memoria de date sau memoria de lucru, reprezintă zona volatilă a memoriei automatului programabil. Aici sunt stocate rezultatele ale operaţiilor efectuate de unitatea centrală sau valori introduse de operator de la un terminal extern (consolă de programare, terminal programabil) şi care sunt apoi prelucrate de către unitatea centrală.

Această zonă de memorie poate fi asimilată memoriei RAM de la calculatoarele personale (PC-uri). Majoritatea automatelor programabile sunt prevăzute cu baterie pentru a păstra conţinutul unor zone din memoria de date şi după pierderea tensiunii de alimentare.

Din punctul de vedere a modului de stocare a informaţiei înscrise în memorie se deosebesc două tipuri principale de memorii: memorii care pot fi şterse (volatile); memorii care nu pot fi şterse (nevolatile).

Ambele tipuri de memorii se utilizează în PLC-uri.

Module (interfeţe) de intrare/ieşire

Comunicarea unui PLC cu aplicaţia se realizează prin intermediul canalelor de intrare şi ieşire (intrări, ieşiri).

Intrările şi ieşirile unui PLC sunt necesare pentru monitorizarea şi controlul procesului şi pot să fie de două tipuri: logice sau continue.

Intrările vin de la senzori care convertesc mărimile fizice în semnale electrice.

Ieşirile spre elementele de acţionare permit PLC-urilor să genereze o anumită acţiune în proces.

Ansamblul modulelor electronice de intrare amplasate între bornele de intrare ale automatului şi magistrala internă constituie interfaţa de intrare. Interfaţa de intrare este prevăzută cu un anumit număr de canale de intrări logice sau analogice. Fiecărei intrari i se alocă o adresă.

Modulele electronice amplasate între magistrala internă şi bornele de ieşire ale automatului constituie interfaţa de ieşire.

Modulele de ieşire sunt adesea construite pe bază de relee, dar deasemenea pot să includă, tranzistoare pentru ieşirile de curent continuu sau triace pentru ieşirile de AC.

Interfaţa de ieşire este prevăzută cu un anumit număr de canale de ieşiri logice sau analogice. Fiecărei ieşiri i se aloca câte o adresă.

În PLC-urile monobloc intrările şi ieşirile sunt integrate în aceeaşi unitate. Pentru PLC-urile modulare intrările sunt achiziţionate prin module sau carduri.

În figura de mai jos se arată cum se face conectarea a două intrări la un modul (card) de intrare. Ambele contacte(un buton de apăsare şi contactul unui releu termic) sunt conectate de o sursa de curent alternativ.

Când contactele sunt închise, se alimentează intrările. Dacă tensiunea de intrare pe o intrare este mai mare de o anumită valoare, se va activa intrarea respectivă (trece în 1 logic).

Modul de intrare

(este utilizată notarea Allen Bradley pentru PLC-uri: I: 013 indică faptul că modul de intrare e montat în rack-ul 01, slotul 3; 01 şi 03 indică adresele intrărilor)

Conectarea unui modul de ieşire (24 Vcc)

DERULAREA PLASAMENTULUI

Koblenz, Germania

Grup Şcolar Industrial”Ştefan Procopiu”, Vaslui

Elevii participanţi la stagiul de pregatire practică au dobândit cunoştinţe, abilităţi şi competenţe aferente Modulului IX “ Circuite electronice”, (conform programei şcolare M.E.C.T.S.).

Programul detaliat al perioadei de formare, care a vizat construcţia roboţelului mobil ,,ARO 1’’:

Săptămâna I

Ziua 1

Prezentarea tutorelui de plasament, prezentarea participantului.

Tutorele de stagiu a prezentat laboratoarele şi atelierele de instruire practică, sculele şi echipamentele de lucru utilizate pentru realizarea montajului, organizarea locului de muncă şi normele de sănătatea şi securitatea muncii specifice locului de muncă şi operaţiilor pe care le execută pe parcursul derulării activităţii.

Tutorele a prezentat:

- circuite electronice;

- SDV- urile şi AMC- urile necesare pentru măsurarea şi verificarea parametrilor mărimilor electrice (tensiune, intensitate, putere);

- atelierul de pregătire practică si echipamentele tehnice necesare pentru programarea microcontroller-ului unui robot.

Evaluarea initială: pe baza unor scheme electrice de principiu participantul a identificat şi utilizat sursele de alimentare şi modul de conectare a amplificatorului în echipamente electronice.

Tutorele a observat şi evaluat participantul pe baza unei fişe de lucru completată zilnic.

Ziua 2

Tutorele de stagiu:

- a prezentat sursele de alimentare a aparaturii electronice şi schemele electrice de principiu ce urmau a fi realizate;

- a distribuit fişe de lucru şi documentaţia tehnică necesară realizării montajului.

Participantul:

- a identificat şi interpretat semnele convenţionale folosite în realizarea schemelor electrice de principiu;

- a identificat sursele de alimentare necesare funcţionarii echipamentelor electronice;

- a conectat sursele de alimentare în cadrul echipamentelor electronice de tipul: receptoarelor TV. şi monitoarelor;

- a completat fişa de lucru cu rezultatele obţinute în urma măsurătorilor.

Ziua 3

Tutorele de stagiu:

- a prezentat materialele necesare pentru realizarea unei surse de alimentare stabilizate şi AMC-urile necesare( voltmetre, ampermetre, wattmetre) pentru măsurarea parametrilor caracteristici(tensiune, intensitate, putere);

- a prezentat participanţilor schemele electrice ale redresoarelor, stabilizatoarelor pentru realizarea montajului;

- a distribuit fişe de lucru în care erau precizate caracteristicile redresoarelor şi stabilizatoarelor.

Participantul sub îndrumarea tutorelui:

- a intocmit necesarul de materiale şi componente pentru realizarea unei surse de alimentare conform schemei alese, redresor stabilizat;

- a ales AMC-urile specifice pentru măsurarea parametrilor caracteristici(tensiune - voltmetre, intensitate - ampermetre, putere- wattmetre) existente în dotarea atelierului de instruire practică - Electrotehnică;

- a verificat şi sortat componentele electronice pentru realizarea montajului;

- a realizat montajul şi a efectuat măsuratorile;

- a completat fişa de lucru.

Ziua 4

Tutorele de stagiu:

- a distribuit materiale necesare realizării cablajului specific schemei electrice;

- a îndrumat participanţii să-şi identifice AMC-urile( voltmetre, ampermetre, wattmetre) necesare pentru măsurarea caracteristicilor( tensiune, intensitate, putere);

- a prezintat fişa de lucru.

Participantul sub indrumarea tutorelui:

- a trasat schema de cablaj;

- a realizat cablajul utilizând componente electronice specifice;

- a completat fişa de lucru.

Ziua 5

Tutorele de stagiu:

- a distribuit mijloace de lucru necesare plantării şi lipirii componentelor;

- a urmărit şi supravegheat operaţia de plantare şi lipire;

- a prezintat fişele de lucru pe care participanţii le-au completat după verificarea circuitelor.

Participantul sub îndrumarea tutorelui:

- a executat plantarea şi lipirea componentelor pe placa de cablaj;

- a verificat circuitele realizate utilizând AMC-urile specifice;

- a completat fişa de lucru cu rezultatele obţinute.

Saptamana II

Ziua 1

Tutorele de stagiu:

- a explicat participanţilor în ce constă proba de încercare şi reglaj final a montajului;

- a prezintat defectele caracteristice şi condiţiile de efectuare a măsuratorilor de curent şi tensiune utillizând AMC-urile;

- a supravegheat activitatea, a intervenit şi corectat.

Participantul sub indrumarea tutorelui:

-a executat încercari sub tensiune a montajului, probe şi reglaj final, a efectuat măsurători de tensiune şi curent cu multimetre digitale şi analogice;

- a identificat şi remediat defectele semnalate;

- a completat fisa de lucru.

Ziua 2

Tutorele de stagiu:

- a prezentat tipurile de amplificatoare (de tensiune, de curent, de putere), simbolizarea, rolul funcţional;

- a prezentat principalele caracteristici ale amplificatoarelor şi factorii care influentează funcţionarea şi performanţele acestora;

- a explicat participanţilor schemele de principiu ale amplificatoarelor;

- a distribuit si discutat cerinţele fişei de lucru;

Participantul sub indrumarea tutorelui:

- a citit şi interpretat schemele de principiu ale amplificatoarelor de putere;

- a identificat tipurile de amplificatoare;

- a conectat amplificatoarele în circuite electronice;

- a completat fişa de lucru.

Ziua 3

Tutorele de stagiu:

- a prezentat participanţilor AMC-urile pe care le vor folosi pentru efectuarea de verificări si măsurători în etajele de amplificare din diverse echipamente electronice.

Participantul sub indrumarea tutorelui:

- a identificat etajele de amplificare din echipamente electronice: etaj preamplificator, etaj amplificator de putere;

- a efectuat măsurători în circuite de amplificare utilizând multimetre digitale si analogige pentru reglaje;

- a completat fişa de lucru.

Ziua 4

Tutorele de stagiu:

- a comunicat participanţilor sarcina de lucru pe care aceştia o vor realiza în “conectarea amplificatorului” in circuit;

- a distribuit fişe de lucru şi a urmarit realizarea sarcinii de lucru;

- a comunicat cu participanţii pe parcursul derulării sarcinii de lucru.

Participantul sub indrumarea tutorelui:

- participanţii organizaţi pe grupe de lucru au realizat sarcina de lucru “conectarea amplificatorului”;

- au executat operaţii de conectare, de identificare a defectele apărute în circuit şi au remediat defectele utilizând AMC- urile şi trusele de scule din dotare;

- au completat fişa de lucru cu rezultatele obţinute şi le-au interpretat.

Ziua 5

Tutorele de stagiu:

- a prezentat participanţilor circuite integrate de tip digital;

- a prezentat montarea - demontarea circuitelor integrate digitale;

- a descris rolul şi funcţiile unui controller privind mişcările robotului.

Participantul sub indrumarea tutorelui:

- a identificat circuitele integrate digitale după aspect fizic şi marcaj: memorii (RAM, EPROM, EEPROM), microcontrollere;

- a observat rolul şi funcţia microcontrollerului(de a controla mişcarea) unui robot;

- a completat fişa de lucru care cuprinde funcţiile unui microcontroller şi structura unui controller de robot.

Săptămâna III

Ziua 1

Tutorele de stagiu:

- a prezentat părţile componente ale unui sistem robotic (hardware şi software): mecanice, electrice şi de programare( de operare a controller-ului, programele de aplicaţie, simulare de programe);

- a stabilit gradele de libertate si posibilităţile de mişcare privind orientarea robotului “ARO 1”;

- a prezentat normele de sănătate şi securitate a muncii;

- a distribuit fişe de lucru cu părţile componente ale unui sistem robotic.

Participantul sub îndrumarea tutorelui:

- a identificat părţile componente ale unui robot;

- a ales modul de acţionare a robotului utilizând motoare electrice de tipul motor şi controller în tandem;

- a completat fişa de lucru.

Zilele 2-3

Tutorele de stagiu:

- a organizat elevii în trei grupe de lucru, fiecare grupă primind o sarcină de lucru:

- prima grupă: asamblarea componentelor mecanice;

- a doua grupă: montarea componentelor electrice;

- a treia grupă: sistemul de programare PLC.

- a stabilit sarcinile pentru fiecare grupă;

- a prezentat normele de sănătate şi securitate a muncii specifice laboratorului de robotică.

Participantul sub îndrumarea tutorelui:

- prima grupă a realizat asamblarea componentelor mecanice ale robotului;

- a doua grupă a executat asamblarea şi lipirea componentelor electronice pe placa de montaj şi fixarea senzorilor;

- a treia grupă a utilizat sistemul de programare a robotului-PLC în scopul transferării robotului unei succesiuni de mişcări prin intermediul unui controller;

- a completat fişa de lucru.

Ziua 4

Tutorele de stagiu:

- a însotit participanţii în firmă pentru prezentarea roboţilor utilizaţi în industrie de tip manipulatoare, tele-manipulataore, dispozitive de alimentare;

- a prezentat participanţilor principalele caracteristici( spaţiul de lucru, numărul gradelor de libertate, configuraţia articulaţiilor, cinematica, precizia) şi modul de programare;

- a prezentat participanţilor avantajele utilizării acestora în domenii cum ar fi: asamblări nedemontabile(cositorire, sudare, lipire), procesarea suprafeţelor, debitare, tehnici de producţie(asamblare, poziţionări componente electronice, măsurări);

- a prezentat regulamentul de ordine interioară din cadrul firmei.

Participantul sub îndrumarea tutorelui:

- a vizitat firma în care se utilizeaza roboţi;

- a observat mişcările şi traiectoriile roboţilor cu mai multe axe;

- a învatat să programeze şi sa realizeze sub îndrumarea tutorelui programarea roboţilor care se deplasează pe doua axe şi realizează:poziţionări de componente electronice, măsurări, transportul şi redirecţionarea unor piese;

- a identificat roboţii utilizaţi în alte domenii: sudură, lipire, cositorire, debitare(tăiere),poziţionări de componente electronice.

Ziua 5

Tutorele de stagiu:

- a prezentat proba de evaluare finală – orientarea robotului “ ARO 1” in spaţiul de lucru stabilit;

- a distribuit fişe de evaluare finală privind construcţia robutului “ ARO 1”;

- împreună cu profesorul însoţitor a evaluat activitatea derulată şi a oferit feed-back-ul programului.

Participantul sub indrumarea tutorelui:

- a realizat proba de funcţionare a robotului;

- fiecare grupă a prezentat modul de realizare a părtilor componente ale robotului şi metoda de programare(PLC- componenta centrală de control);

- a identificat dificultăţile întalnite pe parcursul realizării robotului “ ARO 1”;

- a completat fişa de evaluare finală.

ARO

A system comes into operation…

Sistemul de operare

A joint project of Christiani and the Carl-Benz-Schule Koblenz

Proiect comun Christiani si Carl-Benz-Schule Koblenz

Problema:

Educaţia modernă în domeniul IT, ingineria electrică şi pentru servicii în industria de prelucrare a metalelor eşuează deseori datorită lipsei de materiale noi şi accesibile pentru învăţat şi predat în cantităţi mari.

Soluţia şi aplicaţia :

ARO a fost realizat astfel încât în timpul procesului de funcţionare să ofere suport de învăţare de inaltă performanţă în numeroase domenii.

ARO a fost dezvoltat preferenţial pentru învăţământul tehnic fiind utilizat in diferite şcoli tehnice şi domenii de activitate înalt tehnologizate. În plus ARO permite munca interdisciplinară dintre diferite discipline(mecanică, electronică, informatică).

Elemente componente :

Ø PC

Ø PLC

Ø Microcontroller

Caracteristici:

1 Construcţie modulară / Interfeţe deschise

2 Nu este necesar un motor costisitor

3 Nu este necesară o limită de intrerupătoare

4 Disponibilitatea de acces pentru senzori

5 Modul salvare-sistem

6 Control independent în traseu

7 Modul automat – închidere - pentru deconectare atunci când nu este folosit sistemul

8 Configuraţia independentă a fiecarui actuator

9 Modul de auto-pornire / modul de autoreglementare

10 Modul de industrializare / bloc de prelucrare

11 Firmware usor de updatat

12 Accesul modulului de memorie USB

13 Aprovizionare cu Techware adecvat

14 Placa de bază adecvată pentru exerciţii în domeniul tehnologiilor microcontroller-ului.

ARO – exemple şi aplicaţii

ÎN LOC DE CONCLUZII

Proiectele europene ne-au ajutat să descoperim mecatronica?

Da, din dorinţa de cunoaştere şi dezvoltare a acestei specializări, plecând de la faptul că mecatronica înseamnă schimbarea modului de gândire şi de acţiune, dezvoltă creativitatea, iniţativa şi asumarea răspunderii, încă din anul 2004 şcoala noastră s-a implicat în elaborarea şi derularea de proiecte în cadrul Programelor Europene, Leonardo da Vinci, Comenius care să susţină pregătirea elevilor şi profesorilor în această specializare.

Astfel, elevii şcolii însoţiti de profesori au beneficiat şi beneficiază de stagii de pregătire practică în domeniul mecatronicii în tări europene în care mecatronica ocupă un loc central.

Incepand din anul 2004 şi până în prezent am derulat şi continuăm să derulam - programe Leonardo da Vinci, Comenius după cum urmează:

Ø 2004, un grup de elevi de la Grupul Şcolar Industrial ,,Ştefan Procopiu’’ s-a deplasat în Germania, la şcoala parteneră Tehnical School Koblenz, pentru un stagiu de pregătire practica în domeniul mecatronicii. Stagiul a vizat dezvoltarea abilităţilor practice, stimularea lucrului în echipă între elevi şi profesori, precum şi transferul de cunoştiinţe între parteneri.

Koblenz, 2004 Germania

Ø 2006, un grup de elevi de la Grupul Şcolar Industrial ,, Ştefan Procopiu’’ s-a deplasat în Germania, la şcoala parteneră Tehnical School Koblenz, pentru un stagiu de pregătire în domeniul roboticii-microcontrollere.

Koblenz, 2006 Germania

Ø 2008, un grup de elevi şi profesori de la Grupul Şcolar Industrial ,,Ştefan Procopiu” s-au deplasat în Germania, la şcoală parteneră Tehnical School Koblenz, pentru achiziţionarea de abilităţi în domeniul roboţilor mobili, în cadrul proiectului Comenius-proiect multilateral ,,Roboţii cheia învăţării în viitor’’!.

Koblenz, noiembrie 2008

Ø 2010, un grup de elevi şi un profesor de la Grupul Şcolar Industrial ,,Ştefan Procopiu” s-au deplasat în Germania, la şcoala parteneră Tehnical School Koblenz, pentru un stagiu de pregătire practică privind achiziţionarea de abilităţi în domeniul depanării calculatoarelor.

Ø 2011, un grup de elevi şi un profesor de la Grupul Şcolar Industrial ,,Ştefan Procopiu” s-au deplasat în Germania, la şcoala parteneră Tehnical School Koblenz, pentru un stagiu de pregătire practică privind achiziţionarea de abilităţi în domeniul roboţilor mobili şi industriali.

Koblenz, mai 2011

ANEXE

CHESTIONAR

Sunt profesor specializat în mecatronică şi aplicaţii industriale şi am realizat un studiu de piaţă referitor la preferinţele elevilor de clasa a VIII-a privind specializarea pentru care vor dori să opteze după absolvirea testelor naţionale. Pentru aceasta am propus un set de întrebări la care să răspundă viitorii absolvenţi.

1. Care este profilul la care doriţi să vă înscrieţi la liceu?

……………………………………………………………….........................................................

……………………………………………………………….........................................................

2. Ce surse de informare utilizaţi?

………………………………………………………………….....................................................

………………………………………………………………….....................................................

3. Care este specializarea pentru care doriti să optaţi?

………………………………………………………………….....................................................

………………………………………………………………….....................................................

4. Dintre specializările de mai jos sunt mai aproape de opţiunea preferată:

a. operator tehnică de calcul;

b. tehnician mecatronist;

c .designer vestimentar;

d. mecanic întreţinere şi reparaţie.

5. Ce aşteptări aveţi de la specializarea aleasă?

…………………………………………………………………………….....................................

…………………………………………………………………………….....................................

6. Cine v-a ajutat în alegerea făcută?

……………………………………………………………………………….................................

……………………………………………………………………………….................................

7. Date de identificare:

Nume/Prenume:……………………………………………………………..Vârsta:………………………………………………………………………................................................................

Telefon:………………………………………………………………………...............................

Adresă:……………………………………………………………………....................................

Prezentarea chestionarului

Acesta îşi propune:

-să identifice cât la sută din totalul de 100 de elevi vor opta pentru profilul tehnic;

- să identifice cât la sută din totalul de 100 de elevi vor opta pentru specializarea ,,Mecatronică’’;

-să identifice sursele de informare a elevilor.

Grupurile ţintă de elevi sunt:

-o clasă de 25 elevi, Scoala Nr. 4 Vaslui;

-o clasă de 25 elevi, Scoala Nr.1 Vaslui;

-o clasă de 25 elevi, Scoala Nr.1 Sauca;

-o clasă de 25 elevi, Scoala Nr.1 Moara Greci.

Analizarea chestionarelor

-din totalul elevilor chestionaţi 80 % optează pentru profilul tehnic;

-din totalul elevilor chestionaţi care optează pentru profilul tehnic: 42% optează pentru specializarea tehnician mecatronist; 28% optează pentru specializarea operator tehnică de calcul; 10% din elevi sunt nehotărâţi;

-sursele de informare: prezentarea pe scurt a ofertelor şcolare de către diriginţi; broşuri; pliante; elevi şi prieteni care studiază la Gr. Sc. Ind. ,,Şt.Procopiu ’’.

Concluzii

-elevii nu au fost informaţi;

-elevii nu au cunoştinţe despre posibilităţile de studiu din şcoala noastră;

-oferta şcolară nu a fost derulată de un profesor de specialitate.

Elevul trebuie să ştie că aceasta calificare - ,,tehnician mecatronist’’ oferă posibilitatea găsirii unui loc de muncă atât în România cât şi în unele tări europene puternic industrializate, în care mecatronica este de mult consacrată şi ocupă un loc central în sistemul de învatamânt.

Exista riscul de a face o alegere greşită, dar acest risc poate fi eliminat deoarece pe parcursul claselor a IX-a si a X-a, elevii de la profilul mecanic studiază aceleaşi discipline de cultură tehnică generală şi se pot transfera de la o specializare la alta, întrucât din clasa a XI-a se studiază discipline specifice fiecarei calificări.

Există, deasemeni şi posibilitatea ca din cauza mediei de admitere unii elevi să nu poată alege specializarea dorită, dar pe parcursul procesului de învăţământ să observe că doresc să continue această specializare deoarece aceasta le satisface nevoile de formare şi cunoaştere.

Grupul Scolar Industrial ,,Stefan Procopiu’’ Vaslui

Clasele: a-XI-a A, a-XI-a B, a-XI-a D, a-XI-a E

Specializarile: Tehnician operator tehnica de calcul;

Tehnician telecomunicatii;

Tehnician mecatronist;

Tehnician proiectant CAD.

Test de evaluare ,, ORMI’’ LLP-LdV/IVT/2010/RO/039

Subiectul I.

Încercuiţi litera corespunzatoare răspunsului corect:

1. Rolul sursei de tensiune pentru un echipament electronic este:

a) protecţie a echipamentului

b) alimentare cu energie electrică

c) vizualizare semnal

d) amplificatore

2. Sursele de tensiune pot fi:

a) cu element regulator serie

b) cu element regulator paralel (derivatie)

c) cu element regulator serie şi cu element regulator paralel

d) fără element regulator

3. După principiul de funcţionare stabilizatoarele pot fi:

a) stabilizatoare parametrice şi stabilizatoare în regim de comutaţie

b) stabilizatoare electronice cu reactie si stabilizatoare in regim de comutaţie

c) stabilizatoare parametrice şi stabilizatoare electronice cu reacţie

d) stabilizatoare parametrice, stabilizatoare în regim de comutaţie, stabilizatoare electronice cu reacţie

4. Rolul unui amplificator este de :

a) creştere a nivelul unui semnal

b) reducere la nivelul de semnal

c) defazare a semnalului de ieşire faţă de semnalul de intrare

d) defazare a semnalului de intrare faţă de cel de ieşire

5. Un sistem robotic este constituit din următoarele componente:

a) componente de programare( software)

b) componente hardware(componente mecanică şi electrice)

c) componente hardware şi software(componente mecanice , electrice şi informatice)

d) componente mecanice şi informatice

Subiectul II.

Completaţi spaţiile libere:

1. Roboţii utilizează maini mecanice, unelte sau alte dispozitive numite……(1)… .

2. Robotul este intruchiparea noţiunii de ,,automatizare şi control’’, este un produs……(2)….. .

3. Microprocesorul este un ……(3)….. complex, capabil de a efectua operaţii aritmetice şi logice sub controlul unui program.

4. Automatul programabil este cel mai general echipament de …...(4)……industrială cu microprocesor.

5. Componenta esenţială a unui robot este……(5)……robotului.

Subiectul III.

Realizaţi un eseu structurat respectând urmatoarea structură:

· Definiţi microprocesorul.

· Prezentaţi părţile componente ale unui microprocesor.

· Indicaţi rolul unităţii aritmetico-logice.

Test de evaluare privind selectia ,, ORMI’’

Barem de corectare:

Nota: Se acordă 1 punct din oficiu.

Timp de lucru 1 ora.

Toate subiectele sunt obligatorii.

Subiectul I: 2,5 pct.

1. b

2. c

3. d

4. a

5. c

Pentru fiecare răspuns corect se acordă 0,5 pct. Pentru lipsa răspuns sau răspuns incorect se acordă 0 pct.

Subiectul II: 2,5 pct.

1. (1) – end-effectors

2. (2) – mecatronic

3. (3) – circuit integrat

4. (4) – automatizare

5. (5) – braţul

Pentru fiecare răspuns corect se acordă 0,5 pct. Pentru lipsa răspuns sau răspuns incorect se acordă 0 pct.

Subiectul III: 4 pct.

Microprocesorul este un circuit integrat complex care este capabil de a efectua operaţii aritmetice şi logice sub comanda unui program.

Pentru răspuns corect se acordă 0,5 pct. Pentru lipsa răspuns sau răspuns incorect se acordă 0 pct.

Părţile componente ale unui microprocesor sunt:

-unitatea aritmetico-logică(UAL)

-registru

-unitatea de comandă şi control

-magistralele procesorului: de date, de adrese, de comandă

Pentru oricare 3 răspunsuri se acordă 3 pct., cate 1 pct. pentru fiecare răspuns corect. Pentru lipsa răspuns sau răspuns incorect se acordă 0 pct.

Unitatea aritmetico-logică (UAL) are rolul de a prelucra informaţia prin calcule matematice şi funcţiile logice pe care le execută.

Pentru răspuns corect se acordă 0,5 pct. Pentru lipsa răspuns sau răspuns incorect se acordă 0 pct.

Întâlniri din proiecte Europene

Koblenz, Germania

Imagini din Koblenz (Germania)

Imagini din Vaslui (România)

Domenii vocaţionale

Carl-Benz-Schule

Domenii vocaţionale

Grupul Şcolar Industrial „Ştefan Procopiu”

Bibliografie

Dick, D., s.a.	Mecatronică, manual pentru clasa a XI-a, Editura Delta Publishing House, Bucuresti, 2004.
Dick, D., s.a.	Mecatronică, îndrumar de laborator pentru clasa a XI-a, Editura Delta Publishing House, Bucuresti, 2005
FESTO	Festo Didactic 2006 – 2007, www.festo-didactic.com
FESTO	Acţionări pneumatice, 2007
Măties, V., s.a.	Tehnologie si educaţie mecatronică, Editura Todesco, Cluj –Napoca, 2001
„Robot”, Wikipedia	The Free Encyclopedia, On-line reference: http://en.wikipedia.org/wiki/Robot#cite_note-0 Retrieved on 2009-02-13
Dictionary: Robot	On-line reference: http://www.answers.com/topic/robot Retrieved on 2009-02-13
Research robots	On-line reference: http://www.cs.cmu.edu/~chuck/robotpg/r3pg/ Retrieved on 2009-02-17
Terrain Adaptive Crawler Vehicles "HELIOS-I, II, TAQT Carrier"	On-line reference: http://www-robot.mes.titech.ac.jp/robot/wheeled/helios1/helios1_e.html Retrieved on 2009-02-17
Allen, A.R.	The Recti-Blob II: A Conformal Shape-changing Robot for Robust Locomotion Over Rough Terrain, MS Thesis, Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, 1997. On-line reference: http://www.ai.mit.edu/projects/leglab/robots/blob/blob.htmlRetrieved on 2009-02-17
Underwater robot moves like an helicopter	On-line reference: http://www.primidi.com/2008/09/28.html , Retrieved on 2009-02-17

Echipa de realizare a proiectului Prof. Apopuţoaie Mihaela - Coordonator proiect Prof. Bacoşcă-Bică Mariana Prof. Bejenaru Maricel Prof. Botan Ana-Cristiana Prof. Bîrcă Silvia Prof. Mazga Doina Ec. prof. Soroceanu Mihaela

	Elevii participanţi Arsene Georgiana Gabriela Becciu Alex Sergiu Caplat Alexandru Ionuţ Ciubotariu Iuliana Cârcu Roxana Nicoleta Creţu Andreea Lacatuş Marian Catalin Maxim Mădălina Georgiana Popescu Mihaela Pricop Florin Valentin Răşchitor Dan Siniuc Mădălina Gabriela Sticea Ciprian Ungureanu Marian
Partener: Foerderverein Berufsbildende Schule Technik Koblenz e.V.