Transcript Prezentace ke stažení

ROBOTSYSTEM, s.r.o.
Ing. Daniel Polák, Ph.D.
Creo je škálovatelná sada navzájem provázaných aplikací
pokrývající celé spektrum vývojového procesu.
Výkonné řešení pro firmy
libovolné velikosti!
Creo Parametric je 3D plně parametrický software,
který umožňuje:
1. Tvorbu 3D modelů
2. Vytváření sestav
3. Tvorbu detailní dokumentace včetně 2D a 3D výkresů
4. Plošné modelování
5. Modelování plechových součástí
6. Ergonomické analýzy pomocí digitálního modelu člověka
7. Modelování svařenců
8. Statické a kinematické analýzy
9. Real-time fotorender a animace
10. Programování NC obrábění
11. Výměnu dat
12. Modelování příhradových konstrukcí
13. Rychlý přístup na web
14. Rozšiřitelnou knihovnu standardních prvků a nástrojů
Creo je modulární systém, díky kterému můžete
rozšiřovat nové moduly, aplikace a funkce.
Hasicí
a záchranářský
robot HARDY
Víceúčelový
robotický
transportér
Univerzální
robotický stretcher
se všesměrovými
koly
Hasicí a záchranářský robot HARDY
 Vyvinut v rámci projektu TANDEM Výzkum a vývoj
modulární struktury servisních zásahových
a záchranářských robotů (FT-TA5/071).
 Je primárně určen k hašení a manipulaci s předměty
v průběhu protipožárního zásahu
a dalších krizových situacích.
 Prototyp byl poprvé vystaven na 52. MSV Brno 2010.
V průběhu své premiéry a na dalších výstavách postupně získal robot Hardy tato ocenění:
 Zvláštní cenu 52. Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně, kterou předal vedení
třinecké společnosti ministr průmyslu a obchodu Martin Kocourek.
 Hlavní cenu GRAND PRIX na mezinárodním veletrhu TECHNICON INOVACE 2010
v Gdaňsku.
 Medaili prezidenta Mezinárodní federace asociací zlepšovatelů "The IFIA Innovation
Medal" v rámci IV. Mezinárodní výstavy inovací IWIS 2010 ve Varšavě.
 Zlatou medaili v rámci IV. Mezinárodní výstavy inovací IWIS 2010 ve Varšavě.
Hasicí a záchranářský robot HARDY
 Robot Hardy je určen k zásahům v (pro člověka
nebezpečném) prostředí požáru nebo v jeho těsné
blízkosti, kdy je člověk, záchranář v bezprostředním
ohrožení života, jak po stránce teplotní, tak po stránce
mechanické, tj. možnost zranění padajícími předměty,
ohrožení výbuchem apod.
 Podvozek robotu poskytuje díky svým rozměrům,
hmotnosti a robustnosti požadovanou stabilitu.
 Rameno robotu je z hlediska typů pohonů hybridní.
 Robot je vybaven dálkovým ovládáním a potřebnou
vizualizací prostřednictvím kamer umístěných na rámu a
pracovním rameni robotu.
 Operátorské pracoviště robotu je řešeno formou kufru.
Obraz z kamerového systému robotu může být promítán
na monitor operátorského stanoviště nebo do 3D brýlí.
Hasicí a záchranářský robot HARDY
 Hasicí uchopovací hlavice představuje unikátní spojení
manipulačního efektoru s hasicí hlavicí.
 Tato skutečnost umožňuje rychleji a efektivněji vykonávat
základní operace (hasící + manipulace) bez nutnosti
záměny efektorů.
 Uchopovací hasicí hlavice je uchycena na manipulačním
rameni robotu pomocí interface, který výměnu efektorů
umožňuje.
 Uchopovací hlavice je vybavena trojicí nastavitelných
uchopovacích kleštin, ovládaných pomocí hydraulických
válců.
 Změna vzájemné konfigurace uchopovacích kleštin
efektoru, jejich aretace a ovládání rozstřiku proudnice je
zajištěno elektropohony.
 Uchopovací hasicí hlavice je vyvinuta pro přenášení
tlakových lahví (o průměru 80 až 360 mm) a jiných
předmětů válcového tvaru.
 Díky přestavení čelistí může uchopovat i předměty tvaru
koule a některé předměty obecného tvaru.
Hasicí a záchranářský robot HARDY
 Vývoj hasicího a záchranářského robotu Hardy probíhal s podporou metod a postupů metodiky
konstruování.
 Při návrhu pohonů modulu manipulace na základě zvolené kinematické struktury a požadovaných
parametrů zadání (zejména dosahu a nosnosti).
 Všechny mechanismy hasicího a záchranářského robotu byly rozpohybovány v modulu Mechanism
CAD systému Pro/ENGINEER Wildfire 5 a byly vyšetřeny na kolizní stavy.
 V rámci vývoje řídicího systému a jeho programového kódu pak byla řešena kolize efektoru s modulu
manipulace a ostatními prvky robotu, zejména podvozkem.
Hasicí a záchranářský robot HARDY
Technické parametry robotu
Manipulační rameno
Maximální nosnost ramene
380 kg
Počet os ramene
5
Rozsah pohybu v jednotlivých osách
1:
2:
3:
4:
5:
Maximální rychlost pohybu osy
60°/s
Pohon os ramene
elektrický, hydraulický
Způsob chlazení
vnitřní chlazení vodou
Maximální dosah ramene (měřeno od osy točny po interface)
2200 mm
±120°
0° až 125°
0° až 155°
neomezeně
±100°
Efektor
Maximální nosnost efektoru
300 kg
Počet čelistí
3
Pracovní polohy čelistí
v opozici (2 proti 1), do kruhu (po 120°)
Pohon čelistí
hydraulický
Typ proudnice
univerzální proudnice pro vytváření kompaktního a roztříštěného vodního proudu s elektricky řízenou plynulou regulací
Typ hasicího média
voda
Maximální průtok hasicího média
400 l/min.
Jmenovitý/maximální pracovní tlak
0,6/1,2 MPa
Maximální rozměry v přepravní poloze (d/š/v)
3100/2060/2910 mm (hodnoty platí při nasazené radlici)
Pohon robotu
dieselový motor s hydraulickým agregátem a elektrickým generátorem
Výkon spalovacího motoru
58 kW
Pohon pojezdu
hydraulický
Maximální rychlost pojezdu
10,6 km/h
Celková hmotnost
4500 kg
Způsob chlazení robotu
ostřik vodní mlhou
Robot
Tab. 1: Technické parametry robotu
Hasicí a záchranářský robot HARDY
 Vizualizace koncepce
robotu ve variantách.
 Vizualizace koncepce
hasicí uchopovací
hlavice.
 Kompletní vývoj
zejména
manipulačního
ramene a efektoru.
 Správa kompletního
modelu celého
robotu.
 Kinematické analýzy
mechanizmů.
 Vizualizace finálního
řešení.
Hasicí a uchopovací hlavice robotu HARDY
Návrh manipulačního ramene robotu HARDY
Příklad prvního kola
návrhového výpočtu
požadovaných momentů pro
pohony jednotlivých kloubů
modulu manipulace.
Návrh manipulačního ramene robotu HARDY
Návrh pohonu 3. kloubu
manipulačního ramene
Návrh 5. kloubu
manipulačního ramene
Návrh manipulačního ramene robotu HARDY
Finální model robotu
Víceúčelový robotický transportér
 Víceúčelový robotický transportér pro záchranu osob a zásahy v krizových situacích, ve zvláště
obtížných terénních a/nebo klimatických podmínkách byl vyvinut v rámci projektu TIP č. FR-TI1/572.
 Transportér je využitelný jako průzkumné a zásahové robotické vozidlo s dálkovým řízením
operátorem - možnost záchrany bez posádky i s možností jeho ovládání řidičem.
 Transportér byl vyvinut za účelem integrace špičkových robotických i zásahových technologií
(částečná autonomie).
 Tento projekt byl prezentován v roce 2012 na pražském workshopu "Robots underpinning future
NATO operations", kde bylo nastíněno potenciální využití víceúčelového robotického transportéru
pro oblast misí NATO.
Víceúčelový robotický transportér
 Určen pro zásah při krizových situacích, které se odehrávají v náročném
terénu.
 Osmikolový, diferenčně řízený podvozek s možností nasazení pásů.
 Základem pohonu je spalovací motor KOHLER AEGIS LH775. Jako
alternativu je možno využít motor Škoda 1,2 HTP.
 Transportér je vybaven záchranářským lehátkem pro přepravu raněných
osob (funkce terénní sanitky).
 Systém řízení transportéru byl vyvíjen tak, aby umožňoval převzetí
manuálního řízení v případě zranění řidiče využití zařízení jako
průzkumného vozidla bez posádky a pro dálkové řízení s částečnou
autonomií vybraných funkcí.
 Víceúčelový robotický transportér nabízí možnost dálkového ovládání
operátorem.
 Transportér je vybaven kamerovým systémem (v základním provedení
jedna kamera vpředu, druhá vzadu).
Víceúčelový robotický transportér
Víceúčelový robotický transportér – technické parametry
Parametr
Hodnota
Rozměry (délka/šířka/výška)
3415/1800/2010 mm
(výška je uvedena včetně ochranného rámu posádky v případě převrácení vozidla)
Typ podvozku
Diferenčně řízený osmikolový, čtyři tuhé nápravy s možností nasazení pásů
Typ řízení
Na vozidle nebo dálkové z operátorského pultu
Dosah dálkového řízení
cca 1000 m
Kamerový systém
Přední a zadní kamera s IR přísvitem
Stabilizační systém
Monitoring náklonu v příčné a podélné ose vozidla
Brzda
Vícelamelová elektromagnetická
Průměr/šířka pneumatiky kola
25“/12“
Napětí elektrického obvodu
12 a 24 VDC
Typ motoru – varianta 1
Kohler Aegis LH 775, kapalinou chlazený dvouválcový čtyřtaktní zážehový motor
Výkon motoru 23 kW/31 HP
Typ motoru – varianta 2
Škoda 1,2 HTP, kapalinou chlazený, řadový, tříválcový zážehový motor
Výkon motoru 51 kW/ 69 HP
Maximální rychlost
40 km/h
Spotřeba paliva
3,5 l/h
– cca 17 l/100 km (při jízdě po silnici prům. rychlostí 20 km/h)
– cca 35 l/100 km (při jízdě terénem prům. rychlostí 10 km/h)
Nosnost
550 kg
Suchá hmotnost
625 kg
Přední/zadní nájezdový úhel
45°/45°
Tab. 2:Tabulka základních technických parametrů víceúčelového robotického transportéru
Víceúčelový robotický transportér
 Základem podvozku
transportéru byly
nakupované
komponenty.
 Součástí vývoje
robotického
transportéru bylo
nahrazení stávajících
mechanických vazeb
ovládacích prvků
vazbami
elektronickými.
 Značně
komplikujícím
faktorem jsou
v tomto případě
vždy přítomné
odchylky 3D modelu
od reálné
konstrukce.
Víceúčelový robotický transportér
Rozstřel základního rámu, pohonu a převodů
podvozku
Pevnostní analýza ochranného rámu
Víceúčelový robotický transportér
Využití funkce skeletonu při modelování svařence nosných prvků
rámu v oblasti výklopné zádě víceúčelového robotického transportéru
Víceúčelový robotický transportér
Modelování designového krytu
řídítek
Víceúčelový robotický transportér
Tvorba výrobní dokumentace
Víceúčelový robotický transportér
 Specifický přístup k procesu vývoje robotického zařízení dle
požadavků potenciálního zákazníka s sebou nese i zcela
výjimečné nároky na tvorbu výkresové dokumentace.
 Byly vytvořeny firemní šablony standardních i
nestandardních (prodloužených) výkresových formátů.
 Všechny tyto skutečnosti se v případě velkých sestav
promítají do vysokých nároků na výkon pracovních
stanic konstruktérů a vývojových pracovníků.
Univerzální robotický stretcher se všesměrovými koly
 Vyvinut v rámci projektu TIP č. FR-TI1/552 „Výzkum a vývoj systému
pro záchranu a přepravu osob v traumatickém a/nebo kontaminovaném
stavu“.
 Robostretcher byl poprvé představen na největším evropském veletrhu
zdravotnické techniky a farmacie MEDICA 2011 v Düsseldorfu.
 V rámci uživatelské soutěže AV ENGINEERING AWARDS 2012
získal projekt „Výzkum a vývoj systému pro záchranu a přepravu osob
v traumatickém a/nebo kontaminovaném stavu“ 1. místo v kategorii
Vývoj výrobku s podporou software Creo (dříve Pro/ENGINEER)
a aplikace Mathcad.
 Robotický stretcher je své podstatě motorovou pojízdnou
miniresuscitační jednotkou, určenou pro rychlý a bezpečný transport
pacientů, zejména v traumatickém stavu, se současným zajištěním jejich
základních životních funkcí.
 Hlavní výhodou stretcheru je podvozek, který umožňuje pohyb všemi
směry.
 Robostretcher je vybaven univerzálním aretačním mechanismem Rolfix
F102, který umožňuje využít různá nosítka běžně používaná
v ambulancích či v záchranářských helikoptérách.
Univerzální robotický stretcher se všesměrovými koly
 Baterie s extrémně vysokou kapacitou jsou řízeny řídící jednotkou, která zajišťuje jejich optimální
nabíjení a přesnou indikaci jejich aktuálního stavu na dotykovém LCD displeji.
 Teleskopický sloup umožňuje výškové nastavení a sklápění ovládacího panelu do požadované pozice.
 Plně elektricky ovládaná ložná plocha
a Antitrendelenburg (stanoveno normou).
umožňuje
polohování
do
pozic
Trendelenburg
 Boční posun ložné plochy o 16 cm významně usnadňuje přesun pacienta.
 Další předností je vysoká nosnost. Na Robostretcher lze připevnit celou řadu nosítek a multifunkčních
nástaveb, mimo jiné také speciální kontejner pro kontaminované pacienty, kteří jsou závislí
na autonomním systému vzduchové filtrace.
 Prototyp Robostretcheru byl testován na oddělení Fakultní nemocnice Ostrava, kde byly prověřeny
všechny požadované funkce.
Univerzální robotický stretcher se všesměrovými koly
Technické parametry ROBOSTRETCHERu
Parametr
Hodnota
Délka
2300 mm (v přepravní poloze), 2460 mm
Šířka
990 mm
Hmotnost bez nástavby a příslušenství
392 kg
Nosnost (bezpečné pracovní zatížení)
360 kg
Výška ložné plochy
660 – 1060 mm
Rozměry ložné plochy
1920 x 680 mm
Doporučený rozměr matrace
1920 x 680 mm
Výška postranic nad ložnou plochou
320 mm
Bezpečné pracovní zatížení ložné plochy
285 kg
Boční posun ložné plochy
± 160 mm
Polohování části zad (délka 70 cm)
90°
Polohování části nohou (délka 180 cm)
0°
Trendelenburg / Antitrendelenburg
16°
Interface
ROLFIX F102
Všesměrová kola
Ostatní
Pohon kol
Možnost připojení izolačního boxu pro transport kontaminovaných pacientů
Tab. 3: Tabulka základních technických parametrů univerzálního robotického stretcheru
Univerzální robotický stretcher se všesměrovými koly
Designová studie
Koncepce podvozku se všesměrovými koly
Univerzální robotický stretcher se všesměrovými koly
Ověření správné ergonomie ovládání
a finální model Robostretcheru
Univerzální robotický stretcher se všesměrovými koly
Využití skeletonů při vývoji
všesměrového kola
Proces návrhu komplexních technických systémů
 Obecně lze říci, že u všech realizovaných projektů byl použit standardní postup návrhu (vývoje),
který vychází ze segmentů teorie TRIZ a algoritmu řešení ARIZ tak jak jsou v současné době součástí
Goldfire Innovator, tj. zejména:
 tvorbu koncepčního zadání,
 analýzy současného stavu,
 návrh koncepcí ve variantách,
 návrh kinematických struktur mechanizmů,
 výběr vhodné varianty řešení,
 postupné detailní rozpracování vybrané varianty do finální podoby.
 Podle typu projektu a konkrétního zařízení jsou v průběhu vývoje konstrukčního řešení využívány
pevnostní analýzy a optimalizace a metoda TOP-DOWN designu (skeletony).
 V prvních fázích vývoje jsou velmi důležitým prvkem analýzy současného stavu a dle potřeby využití
dalších nástrojů a postupů metodiky konstruování.
 V průběhu vývoje všech dosud realizovaných projektů jsme se potýkali s problematikou dostupnosti
vhodných pohonů, jejich velikosti, hmotnosti, výkonem, hmotností a velikostí dostupných
akumulátorů a s efektivním využitím moderních technologií obecně (hlavně z ekonomického
hlediska). Výzvou do budoucna je právě zvyšování využití moderních technologií výroby a materiálů
při výrobě prototypu a jeho následné optimalizaci pro kusovou a malosériovou výrobu.
Doporučení pro využití systému Creo při vývoji komplexních
technických systémů
 Vytvořit kvalitní startovací soubory a šablony pro tvorbu výkresové dokumentace tak, aby
se maximálním možným způsobem využívaly parametry případně relace a tvorba výkresové
dokumentace pak mohla proběhnout v co nejkratším čase.
 Pracovat tak, aby 3D model byl nositelem všech informací (využití parametrů, 3D
poznámek, uvádět tolerance ke kótám vzájemného uložení prvků apod. – při předávání dat
mezi členy týmu pak nedochází k opomenutí těchto důležitých faktů).
 Maximálně využívat metodu Top-Down modelování a další pokročilé funkce nástavbových
modulů (např. konfigurace sestav).
 Při tvorbě výkresové dokumentace ctít zásadu, že pokud je to možné, bude pro tvorbu
všech pohledů výkresu využita pouze jedna sestava (díl) modelu – nutno maximálně
využívat zjednodušených reprezentací, funkce snap shots pro polohy mechanizmů apod.
 Vyladit výrobek co nejvíce ve stádiu virtuálního modelu (snažit se o využití všech
dostupných analýz a optimalizačních nástrojů).
 Striktně dodržovat dohodnutá pravidla tvorby a správy dat. Nepoužívat jednoslovné názvy
modelů ani neidentifikovatelné zkratky. V ideálním případě implementovat PDM Windchill.
Děkuji za pozornost