Buzdugan I.D., Mogan Gh.L. Proiectarea roboților ficși. Universitatea Transilvania din Braşov

Anexa.TR.1.1 Aspecte generale de proiectarea modulelor de poziționare a roboților  

Proiectarea în inginerie este activitatea intelectuală de creaţie prin care se urmăreşte concepţia şi dezvoltarea documentaţiei tehnice de obţinere a produselor noi, cu performanţe ridicate, la costuri scăzute. Prin complexitatea, importanţa şi implicaţiile sale, activitatea de proiectare se poate considera ca fiind în relaţie directă cu diverse domenii fundamentale ale activităţii umane  (filozofia,  designul artistic, ştiinţele economice etc.).

Proiectrea unui mecanism de poziţionare este o activitate complexă, care implică, de asemenea, funcţii scop în conflict, în principal cu următoarele cerinţe:

- gabarite şi dimensiuni mici; - rigiditate mărită sub acţiunea sarcinilor utile;

- precizie mărită de poziţionare;

- fără singularităţi în spaţiu de lucru;

- reversibilitatea mişcărilor, pentru a permite programarea prin învăţare şi playback;

- decuplarea mişcărilor;

- loc pentru cablurile de control şi de acţionare a mecanismului de orientare şi efectorului.

Pentru proiectarea unui mecanism de poziţionare ca parte componentă a unui robot industrial, pentru început se întocmeşte lista de cerinţe specifică, pornind de la lista de cerinţe pentru sistemul în care acesta este inclus (robotul industrial, în acest caz) şi de la cerinţele generale specifice.

Proiectarea principială a mecanismelor de poziţionare ale roboţilor industriali, pornind de la funcţia principală a acestora şi având în vedere posibilităţile hardware de materializare a cerinţelor acestei funcţii, conduce unilateral la necesitatea unui lanţ cinematic care are cuplele antrenate direct sau prin subsisteme de antrenare interne (de obicei, mecanice), uneori şi externe acţionate de motoare electrice, hidraulice sau pneumatice.

Proiectarea funcţională a unui mecanism de poziţionare implică analiza comparativă a diverselor scheme structural-funcţionale posibile din punct de vedere al performanţelor funcţionale - cerute în lista de cerinţe - posibilităţilor tehnologice, precum şi al eficienţei economice.

Proiectarea constructivă a unui mecanism de poziţionare, pornind de la schema structural-funcţională rezultată în urma proiectării funcţionale, implică parcurgerea de algoritmi dedicați.

În fig. 1,a,b se prezintă scheme bloc în care se evidențiază etapele principale pentru proiectarea: elementelor constructive specifice (dedicate produsului de proiectat) și, respectiv, a elementelor constructive şi/sau subansamblelor specializate (dedicate și la alte tipuri de produse).

Fig. 1 Etapele proiectării constructive de ansamblu: a – a elementelor şi legăturilor specifice; b – a elementelor şi legăturilor specializate

Procesul de proiectare a unui element specific, de obicei, începe cu proiectarea formei, care presupune definirea unei geometrii iniţiale  corelată cu procesele tehnologice ale materialului, de manufacturare şi de asamblare. Adoptarea materialului şi a caracteristicilor de rezistenţă şi durabilitate este o operaţie complexă care, implică cunoştinţe despre tehnologiile de obţinere şi prelucrare a materialelor, precum şi tratamentelor termice aplicate acestora.

 Forma finală a unui element constructiv se obţine pornind de formele geometrice funcţionale  (impuse de condiţii de funcţionare) completate de forme geometrice constructive impuse din alte condiţii: de rezistenţă, de montaj, de durabilitate, de siguranţă, de estetică etc.

Determinarea dimensiunilor  unui element constructiv se face cu relaţiile de dimensionare (uneori, predimensionare), corelate cu modelul de calcul, în care se evidenţiază parametri geometrici, constructivi, încărcările, diagramele de eforturi,  secţiuni şi suprafeţe critice unde există posibilitatea de scoatere din uz sau cedare.

        Realizarea la proiectare  a interschimbabilităţii elementelor constructive, implică adoptarea de forme şi dimensiuni standardizate sau tipizate.

        În cazul alegerii unui element sau subansamblu specializat (fig. 1,b), etapele de proiectare  sunt diferite de cazul din fig.  1,a prin faptul că proiectarea formei şi dimensională sunt, cu precădere, impuse de producător.  În cataloagele  produselor, firmele producătoare, de obicei, pe lângă date legate de caracteristici şi performanţe, introduc şi informaţii privind modelul de calcul, relaţiile de dimensionare şi/sau verificare, recomandări pentru montaj, precum şi despre regimurile de exploatare şi modalităţile de întreţinere