Informatii generale
- Categorie: Roboti
- Judetul: Brăila
Descriere
Proiectul Momentum a fost conceput pentru a introduce un nou standard în domeniul brațelor industriale utilizate în prezent. Scopul principal a fost îmbunătățirea eficienței, productivității și randamentului proceselor de fabricație, prin creșterea mobilității și versatilității sistemului robotic în timpul operării.
Sistemul este construit în jurul unui braț robotic cu 5 axe, montat pe un șasiu holonomic robust, capabil să se deplaseze în orice direcție fără a compromite stabilitatea sau rigiditatea structurii. Această configurație permite robotului să opereze eficient în spații dinamice și să se adapteze rapid la schimbările din mediul de lucru.
Un element esențial al proiectului îl reprezintă integrarea funcțiilor inteligente și a unei interfețe intuitive, care facilitează controlul și reconfigurarea rapidă a sarcinilor. Astfel, robotul poate trece în timp real de la o activitate la alta, precum sortarea materialelor, manipularea obiectelor din depozit sau transportul componentelor în cadrul unei linii de producție.
De asemenea, designul modular al sistemului permite extinderea funcționalităților și adaptarea la cerințe variate, fără modificări majore ale structurii de bază. Prin această abordare, Momentum devine o soluție flexibilă și scalabilă, potrivită pentru aplicații industriale moderne.
În concluzie, proiectul demonstrează potențialul utilizării sistemelor robotice mobile avansate în optimizarea proceselor industriale, contribuind la creșterea eficienței și reducerea timpilor de operare.
Tehnologii
Descriere tehnică
Momentum este o platformă robotică industrială mobilă, proiectată pentru automatizarea operațiilor de manipulare, transport și sortare a obiectelor în medii industriale. Proiectul combină un braț robotic cu 5 grade de libertate și un șasiu holonomic omnidirecțional, rezultând un sistem flexibil, capabil să execute sarcini complexe atât în regim autonom, cât și teleoperat. Platforma integrează elemente de robotică, mecatronică, programare și viziune artificială, având ca obiectiv dezvoltarea unui robot modular, adaptabil și ușor de extins.
Structură mecanică
• Braț robotic: brat robotic industrial cu 5 grade de libertate, proiectat pentru poziționare precisă și manipularea obiectelor în spațiul tridimensional.
• Șasiu mobil: platformă holonomică cu patru roți mecanum, care permite deplasarea omnidirecțională fără schimbarea orientării robotului.
• Transmisii mecanice: reductoare cu rapoarte de transmisie 3:1 și 5:1, implementate pentru creșterea cuplului disponibil la articulațiile brațului și reducerea solicitării motoarelor.
• Efector final: clește adaptiv de tip Fin Ray, acționat de un servomotor cu reducție, capabil să manipuleze obiecte cu forme și dimensiuni variate prin adaptarea automată la suprafața acestora.
• Structură: realizată din profile modulare GoBilda din aluminiu și componente proiectate în Autodesk Fusion 360, fabricate prin imprimare 3D și prelucrare mecanică.
Sistem electronic
• Unitate de control: Control Hub și Expansion Hub REV Robotics, utilizate pentru controlul motoarelor, servomotoarelor și comunicației dintre subsisteme.
• Sistem de acționare: motoare DC cu encodere pentru controlul precis al articulațiilor și deplasării șasiului.
• Servomotoare: utilizate pentru mecanismul de prindere și poziționarea efectorului final.
• Sistem de alimentare: acumulator Li-Po de 12 V cu distribuție separată pentru motoare și servomotoare, reducând căderile de tensiune în timpul funcționării.
• Sistem de viziune: cameră inteligentă Limelight 3A, utilizată pentru detectarea obiectelor și localizarea markerelor AprilTag.
Arhitectură software
• Limbaje utilizate: Java, C++ și Python.
• Platformă software: SDK-ul oficial FIRST Tech Challenge.
• Funcționalități implementate:
control sincronizat al brațului robotic și al șasiului holonomic;
algoritm de cinematică inversă pentru calculul unghiurilor articulațiilor;
control automat al poziției brațului și al efectorului final;
mod TeleOp, care permite controlul complet al robotului prin gamepad;
mod Autonom, bazat pe secvențierea sarcinilor și planificarea traseelor;
sistem autonom pentru manipularea și sortarea obiectelor;
scenariu autonom complex de simulare a activităților industriale;
integrarea camerei Limelight 3A pentru detectarea markerelor AprilTag și localizarea obiectelor;
sistem de localizare și predare a obiectelor către operator prin procesare vizuală.
Instrumente software dezvoltate
Pentru dezvoltarea și validarea algoritmilor au fost realizate două aplicații dedicate:
• Calculator de cinematică inversă (C++), utilizat pentru determinarea unghiurilor articulațiilor pornind de la coordonatele unui punct în spațiu și verificarea soluțiilor cinematice.
• Simulator 3D (Python), care permite vizualizarea în timp real a brațului robotic, testarea limitelor mecanice și validarea mișcărilor înainte de implementarea pe robotul fizic.
Scop educațional și modularitate
Momentum a fost proiectat ca o platformă robotică modulară, ce poate fi extinsă și adaptată pentru diverse aplicații din domeniul automatizărilor industriale. Arhitectura mecanică și software permite integrarea unor senzori suplimentari, dezvoltarea de noi algoritmi de control și implementarea unor funcții bazate pe inteligență artificială. Proiectul reprezintă atât o demonstrație practică a principiilor de robotică și mecatronică, cât și o platformă de cercetare și învățare, capabilă să susțină dezvoltarea unor aplicații industriale moderne.
Cerinte sistem
-Rev Driver Hub/telefon android cu aplicatia ftc driver station instalata
-Un controller de ps5/ps4/xbox 360/loghitech (aditional cablu si adaptor pentru telefon)
Realizatori
David ioan Doroftei
- Scoala: Colegiul National “Nicolae Iorga”
- Clasa: 11
- Judet: Brăila
- Oras: Braila
Mihai-Rares Vilcu
- Scoala: Colegiul Național “Nicolae Iorga”
- Clasa: 11
- Judet: Brăila
- Oras: Brăila
Screenshots
