1. Roboti

Robotul este un manipulator reprogramabil, multifuncional, destinat sa deplaseze materiale, piese, scule sau aparate, prin micri programate variabil, n scopul ndeplinirii unor sarcini diferite.Structura funcionala robotului evideniaz compunerea lui din subsisteme care au o anumite subfunciune n sistemul funciilor robotului.Structura constructiva robotului evideniaz compunerea din subansambluri constructive (module).

Robotii de interventie pirotehnica reprezinta instrumente utile pentru echipele care desfasoara misiuni de mentinere a pacii, actiuni in zone de conflict urban, actiuni antiteroriste. Ei sunt folositi pentru obtinerea de informatii din zone periculoase, ca mijloace de interventie operativa in actiuni de deminare si dezamorsare proiectile. Atat timp cat robotul este usor de comandat, precis in executie si extrem de versatil el furnizeaza incredere personalului. Un robot cu un nivel redus de mobilitate, adaptabilitate, cu o interfata operator-robot neprietenoasa va fi o povara si nu un sprijin pentru echipele de interventie.

Robotii de interventie pirotehnica fac parte din categoria robotilor specializati.Robotul preia riscul unor scenarii mortale, permitand pirotehnistului sa se concentreze asupra dispozitivului exploziv si sa nu fie afectat de pericolul pierderii vietii.

Sistemul este compus dinr-o platform pe care sunt montate camere video, GPS (Global Positioning System), surse de lumin pentru a spori performanele algoritmilor de vizualizare, partea de senzoric, etc. Pe platform sunt montate motoare electrice pentru acionarea robotului i un brat mecanic. Robotul este prevzut cu baterii. Cand acesta se afl n starea de repaus, bateriile se pot reincarca la o sursa de alimentare.In interiorul mecanismului de control se afl un calculator n care e stocat programul care permite: gasirea obiectelor luminoase; face deosebirea intre fiinte vii si obiecte; evitarea obstacolelor; identificarea spatiului in care se afla i schimbarea direciei.2.Stabilirea functiilor sistemului mecatronic

Sistemele mecatronice se caracterizeaza prin: Preluarea surselor din mediu; Preluarea si procesarea rationala/inteligenta; Actiunea asupra mediului prin forte.Clasificarea functiilor : globale subfunctii Se identifica pentru sistemele mecatronice in general patru functii: functia de perceptie (senzoriala) functia de procesare functia de prelucrare date si informatii functia mecanica (de miscare)Relatiile intre functii sunt reprezentate in urmatoarea schema:

FUNCTIA DE PROCESAREFUNCTIA DE MISCAREFUNCTIA DE PRELUCRARE DATE SI INFORMATIIFUNCTIA DE PERCEPTIE

2.1. Functia de perceptie (senzoriala)

Sistemele mecatronice trebuie s fie capabile s identifice, n anumite condiii i limite, parametri ai mediului ambiant i s reacioneze la modificri ale acestora. Extrapoland consideraiile despre sistemele senzoriale ale lumii vii la sistemele mecatronice, prin senzor se va nelege dispozitivul tehnic destinat inzestrrii mainilor cu simuri. Are rolul determinrii unei sau unor proprietati, si, n funcie denivelul de integrare, poate avea funcii mai simple sau mai complexe . Senzorul cuprinde traductorul/traductoarele pentru transformarea marimii de intrare ntr-un semnal electric util, dar i circuite pentru adaptarea i conversia semnalelor i, eventual, pentru prelucrarea i evaluarea informaiilor.Nivelul de dezvoltare a capacitilor senzoriale ale unui sistem mecatronic se determin, in general, dup modul n care acesta reuete s realizeze funcii de recunoatere similare cu cele ale omului. ntre sistemele de recunoatere ale omului si ale unui sistem mecatronic exist ns dou mari deosebiri: omul are posibiliti multiple de recunoatere, fiind dotat cu organe de sim complexe, care i asigur capacitile de vedere, auz, miros, gust i percepie tactil; la un sistem mecatronic acest lucru nu este nici necesar i nici posibil, tinzndu-se spre limitarea funciilor senzoriale la cele strict necesare impuse de utilizrile concrete ale acestuia; un sistem mecatronic poate fi dotat cu faciliti senzoriale pe care nu le ntlnim la om, asigurate, de exemplu, de senzorii de proximitate inductivi, capacitivi, fluidici, sau cei de investigare, bazai pe radiaii ultrasonice sau radiaii laser i funcionnd pe principiul radaruluiRobotul folosete GPS-ul pentru a se orienta i are montate pe cadrul de deasupra dou camere mici pentru percepie. Daca observa un obstacol, isi poate da seama la ce distanta se afla de aceasta. Un computer aflat la bord ofer accesul la informaii despre caracteristicile obstacolului, pentru a ajuta robotul s fac diferena dintre obstacol si mediul inconjurator. Odat ce a fost identificat problema, un bra robotic ataat de partea din fa a robotului acioneaz un dispozitiv special. In prezent, un astfel de robotul este folosit in cadrul militar pentru interventii periculoase unde poate dauna omului.Senzorul de deplasare (de direcie, de compas) furnizeaza direcia absolut spre nord. Sunt dou tipuri de senzori de direcie: magnetici i giroscopici. Senzorul de direcie magnetic msoar campul magnetic al Pmntului i extrage componenta orizontal pentru a furniza direcia polului nord magnetic. Dezavantajul acestui tip este rezoluia sczut la latitudini ridicate. Senzorul de direcie giroscopic este compus dintr-un giroscop care, sub influena gravitaiei i rotaiei Pmntului furnizeaz direcia real nord. Dezavantajul este acela c sunt sensibili la vibraii, sunt mari i scumpi. Din acest motiv nu sunt utilizai de obicei la roboii mobili.Senzorul de vizualizare este principalul senzor din sistem. Este un senzor foarte puternic, o mulime de informaii putand fi extrase cu ajutorul imaginilor. Sistemul hardware este destul de simplu. Este compus dintr-un sistem de achiziie, camer video i calculator. n caz de obstacol, robotul poate lua 3 decizii: STOP (A) Ocolirea obstacolului (B) Urmarirea obstacolui urmator (C)2.2 Functia de procesare Procesarea informatiei ca semnale ce presupune crearea acelei forme care poate fi interpretata ulterior in vederea extragerii a unor reprezentari, a unor concluzii. Procesarea semnalelor implica posibilitatea de realizare a operatiilor principale la nivelul tuturor dimensiunilor hardware ale sistemului mecatronic, astfel incat procesarea informationala (ca suport al prelucrarii software si ca structura functionala sinergetica) sa se poata realiza in cadrul global al multimii informationale.

2.3. Functia de prelucrare date si informatii a robotului

Sistemul propiu-zis de comanda al robotului prelucreaz informaiile despre: starea mediului, starea externa a robotului, caracterizat prin parametrii mediului (temperatur, presiune, compoziie, radiatii, etc), i aciunea acestuia asupra robotului (fore, cupluri, etc); starea intern a robotului, caracterizat prin deplasri, viteze, acceleraii relative, debite, presiuni, temperaturi etc);

2.4. Functia mecanica (de miscare) a robotului:

In general, sistemul de deplasare cu senile are in componena : roata motoare (A); roat de ntindere (B); dou sau mai multe roti purttoare (C); una sau doua roti de sustinere (D) a senilei (E); senila (E), realizata ca un lant articulat plan.In imaginea urmatoare este prezentata structura senilei:

Roata motoare (A) este o roata dintata conductoare care angreneaz cu lanul articulat ce formeaz senila (E).Roata dinat (B) asigur ghidarea i ntinderea enilei. Roile purttoare (C) realizeaz punctele de sprijin i de rulare ale robotului mobil. Aceste puncte se obin pe ramura inferioar a lanului enilei care ce formeaz ramura ntins care vine n contact cu suprafaa terenului. Numrul roilor purttoare este funcie de greutatea robotului i de sarcina pe care acesta o ridic sau o transport. Roile de susinere (D) formeaz puncte de susinere a ramurii superioare a enilei, care este ramura slbit, liber a enilei. Senila (E) este compusa din mai multe eclise de cauciuc, cu armtur metalic, montate articulat cu boluri pentru realizarea lungimii totale necesare. Pentru a obine aderena la sol, enila este prevzut la partea exterioar cu proeminene n X, iar pe partea interioar sunt prezeni dini pentru angrenarea cu roata motoare. Indiferent de construcie, enila formeaz o cale de rulare fr sfrit, prin care se obine propulsia robotului, se asigur aderena acestuia cu solul i se obine o presiune specific pe sol mult mai mic dect n cazul altor soluii. Acionarea roii motoare se face cu un motor electric de curent continuu, alimentat de la baterii de acumulatoare sau de la un grup electrogen cu putere corespunztoare. Reductorul folosit este de tip armonic (cu deformator i roat dinat elastic) i este prevzut cu cuplaj ireversibil, prin care se asigur frnarea vehiculului robot la opririle n pant. Sistemul de locomoie cu enile permite deplasarea robotului nainte i-napoi, efectuarea virajelor la stngai dreapta, precum i o rotaie n plan orizontal. De asemenea, enila permite robotului mobil s urce i s coboare pe scri cu pante pn la 45 grade.3. Stabilirea subsistemelor cu identificarea subfunctiilor lor specifice:

Dezvoltarea produselor sau serviciile mecatronice presupune proiectarea sistemelor mecatronice in calitate de suport tehnic, fapt care impune considerarea mutidisciplinaritatii domeniului mecatronicii, precum si a caracterului deschis al procesului de concepere si de dezvoltare care presupune integrarea de noi arii disciplinare in functie de cerintele functionale.Sistemul meu este un sistem optomecatronic, are nevoie de camera pentru a se ghida.

Astfel , in robotul meu se gasesc urmatoarele subsisteme: subsistemul mecanic,asigura efectuarea actiunilor de tipul deplasarilor si aplicarii de forte. subsistemul electric si electronic ,determinat de ansamblul de componente si dispozitive electronice si electrice interconectate care realizeaza functii de calcul , procesare de semnale ,comunicatie,comanda si control . subsistemul software. subsistemul senzorial. mediul de lucru. subsistemul de calcul

3.1. Subsistemul mecanic

Robotul interactioneaza cu mediul prin intermediul acestui subsistem (structura mecanica)care asigura deplasarea, pozitionarea si orientarea robotului.Robotul telecomandat este un mijloc mobil avand urmatoarele functii importante : deplasare inainte-inapoi cu posibilitatea schimbarii directiei de mers, a urcarii sau coborarii de planuri inclinate si chiar depasirea unor obstacole. cautare, apropiere, pozitionare si manipulare a unor obiecte periculoase utilizand dispozitive adecvate pentru acest scop. comanda de la distanta prin radio sau cablu, atat pentru partea de miscare cat si pentru partea de observare.

Ansamblul mecanic este construit din- sasiul pe senile, autopropulsat.- platforma rotativa (turela)- prehensorul, construit din brate articulate terminat cu un dispozitiv de orientare si apucare- mecanismul de fixare si orientare camera video- suportul pupitrului de comanda

Sasiul autopropulsat pe senile se contituie ca suport pe care se monteaza toate elementele componente ale robotului. Cutia sasiului, construita din teava patrata si tabla de duraluminiu este o constructie sudata dimensionata corespunzator, fiind prevazuta la partea superioara cu doua capace de vizitare. Aceste capace permite accesul la instalatia electrica de comanda aflata in interiorul sasiului.Ambele capace sunt prevazute cu manare de prindere, iar fixarea impotriva deschiderilor se realizeaza cu suruburi si piulite fluture. Pe partea laterala stanga se mondeaza mecanismul de fixare si orientare camera video.Deplasarea sasiului autopropulsat se face pe doua senile antrenate fiecare de catre un motoreductor cu motoare de curent continuu,Motoarele au o putere nominala de 600W/24Vcc, iar reductoarele sunt construite din doua trepte una melcata si una planetara .Reductorul este contruit in butucul rotii antrenoare robotului oprirea in panta realizandu-se cu ajutorul componentei melcate a reductorului.In cinematica senilei mai intra, pe langa roata antrenoare , ansamblul rotilor portante fata si spate si un tambur de ghidare cu surub de intindere a senilei plasat in partea din spate a sasiului. Senila este turnata din cauciuc cu armatura metalica.Pentru marirea aderentei la sol senila are un desen proeminente, iar pe partea din mijoc este prevazuta cu locasuri captusite cu metal pentru angrenarea cu roata motoare.

3.2. Subsistemul electro electronic

Subsistemul electric si electronic este determinat de ansamblul de componente si dispozitive electronice si electrice interconectate care realizeaza functii de tip calcul, procesare de semnale, comunicatie, comanda si control, transmitere si transformare de energie electrica. Subsistemul electric si electronic al robotului este bazat pe un sistem inglobat avand ca baza un mic calculator bazat pe un microprocesor si specializat (dedicat) la indeplinirea unei sarcini anume, sau a catorva sarcini, de obicei in timp real.Sursa de energie este compusa dintr-un motogenerator cu motor termin alimentat cu benzina care debiteaza 220v/50hz la o putere de 2100 VA. Durata de functionare a motogeneratorului cu 1,5l de benzina este de 1,5 ore.

Ansamblul electronic este contruit din: Echipamente amplasate pe robot:Dispozitivele externe:camera video de mars, camera video a prehensorului, emitator video, transceiver date, emitator video cablu,motogenerator, sistem de iluminare.

Echipamente amplasate pe pupitrul de comanda: notebook, dispozitiv achizitie imagini manse receptor video transceiver date receptor video cabluDin punct de vedere electronic la nivelul pupitrului de comanda a fost proiectata o schema ce realizeaza conversia analog numerica a tensiunilor de pe cele doua manse uniaxiale si ulterior transmite serial valorile numerice cu o rezolutie de 10 biti la computer. Interpretarea comenzilor la nivelul robotului si gestionarea fluxului de date este indeplinita de un microcontroler.

3.3. Subsistemul software

Aplicatia software instalata pe calculatorul portabil , are o interfata ergonomica permitand operatorului selectarea intuitiva a modului de lucru, dirijarea robotului catre obiectul de interes,monitorizarea zonei in care se actioneaza, inregistrarea la cerere a misiunii.Interfata operatorului inglobeaza urmatoarele elemente: zona de afisare a imaginilor de la una din camerele video; zona pentru afisarea mesajelor despre starea sistemului; schema desfasurata a robotului , pe care sunt amplasate indicatoare pentru fiecare dintre articulatii si dispozitive controlate; grafic pentru indicarea marimii comenzilor de la manse; indicator pentru regim cablu /radio; indicator de stare a bateriei de pe robot; indicator de stare a bateriei de pe pupitrul de comanda; butoane pentru lansarea in executie/ terminarea programului.

3.4. Subsistemul senzorial

Definitia functionala: sistemul optomecatronic este sistemul care preia semnale din mediu, le prelucreaza rational si/sau inteligent si actioneaza prin transmiterea de semnale optice in si/sau asupra mediului, insotite sau nu de actiuni mecanice(forte si/sau deplasari).

Definitia structurala: sistemul optomecatronic este sistemul care integreaza sinergetic subsisteme optice, electrice-electronice, mecanice si software, in care subsistemul mecanic poate avea un rol functional efectiv sau de suport al subsistemul optic(prin deplasari de oglinzi, alinieri de componente optice, ghidari dinamice etc).

Senzorii sunt de doua categorii:

senzori pentru masurarea parametrilor interni: informaiile privind poziia, viteza i acceleraia sunt obinute prin sisteme de msurare specifice, desemnate n mod curent sub denumirea de traductoare de poziie, vitez i respectiv acceleraie.

senzori pentru masurarea parametrilor externi: permit robotului sa se miste si sa se orienteze in mediul lui de lucru pentru care este destinat.

Mecanismul de orientare a camerei video de mars permite pozitionarea camerei video fata de planul orizonl si vertical, suportul mecanismului fiind montat pe sasiu in partea stanga.

Ghidarea iterativa: In procesul stingerii unui foc de exemplu, robotul trebuie sa determine distanta dintre camera si foc precum i calea pentru a ajunge la acesta. Camera msoar aceast distan prin triangulaie in caiva pai. Pentru nceput camera achiziioneaz o imagine, apoi aceasta este rotit astfel nct obiectul s fie situat n centru. Camera achiziioneaza o a doua imagine, n final calculandu-se distana prin procesarea celor dou imagini.La acest nivel, sistemul de vizualizare determin daca obiectul este sau nu de mrime acceptabil. Dac da, este trimis un semnal ctre robot de-a lungul conexiunii, bratului fiindu-i permis s continue operaiunea.In timpul apropierii de obiect sunt procesate cateva imagini pentru calculul distanei ramase.

3.5. Subsistemul de calcul

Subsistemul de calcul este masina de calcul care executa actiuni secventiale conform programelor rulate in limbajul masinii. Memoria este cea in care se stocheaza informatia in format binar. De aceea suportul de memorie trebuie sa asigure doua stari stabile distincte. Ea este compusa dintr-un sir de locatii de memorie,iar accesul la ele se face prinadrese. Locatia de memorie are dimensiunea de unoctet. Ca sistem de stocare a robotului se foloseste memoria flash in cantitate de 256 MB flash memory. Memoria flash este memoria asemanatoare RAM-ului cu consum redus de energie si care se cupleaza foarte rapid. Are forma unei cartele de credit. Este accesata printr-o interfata speciala.Memoria Flash permite accesarea mai multor locatii simultan.

Actiunile corespunzatoare unei anumite prelucrari de informatie sunt reprezentate de o succesiune de instructiuni, alcatuind un program. Acesta este pastrat in memoria calculatorului, ca parte a informatiei transmise de utilizator, instructiunile componente pot fi preluate una cite una, automat, deci fara interventia programatorului. Operatiile realizate sunt:- operatii algebrice ca: adunarea, scaderea, inmultirea, impartirea:- operatii logice ca: negatia, disjunctia, conjuctia;- operatii de comparare a doua a doua valori in conformitate cu unul dintre operatorii relationali =, , >=,