Cu ajutorul roboților KUKA a fost amenajat un stand experimental care permite studiul procedeului de deformare incrementală utilizând roboții industriali ca echipament tehnologic de prelucrare. Utilizarea roboților industriali permite generarea unor traiectorii complexe și implicit obținerea prin procedeul de deformare incrementală a unor piese cu forme de complexitate ridicată.
Cercetările teoretice și experimentale din cadrul laboratorului de automatizări și roboți sunt facilitate și de pachetele software Matlab & Simulink, B&R Automation Studio, ABB Robot Studio, KUKA KRC și Technosoft Easy Motion.
Pentru aprofundarea cercetărilor experimentale în domeniul deformării incrementale cu ajutorul roboților industriali, laboratorul a fost dotat și cu două brațe robotice de la producătorul ABB, modelul IRB 1200. Ambii roboți sunt echipati cu șase grade de libertate și permit o mișcare sincronizată. Aceștia sunt utilizați pentru a studia algoritmii de control și coordonare, având ca scop asigurarea preciziei și eficienței în procesele de fabricație. De asemenea, roboții ABB permit modelarea și simularea proceselor de deformare, contribuind la determinarea comportamentului materialelor și la optimizarea parametrilor de proces.
Un alt echipament cu care este dotat laboratorul de roboți și sisteme mecatronice este Celula FANUC. Aceasta permite dezvoltarea aptitudinilor practice în programarea roboților și în automatizare prin integrarea facilă a diverselor dispozitive periferice. Echipamentul include un robot industrial ER-4iA cu șase axe de mișcare, teach pendant, cameră monocromă industrială CMOS SC130EF1 B/W și controler R-30iB Mate Plus. ER-4iA asigură flexibilitate și dexteritate ridicate, fiind dotat cu un efector final electric EGP 40-N-N-B de la producătorul Schunk, ideal pentru manipularea pieselor mici. Acest echipament permite realizarea unei game largi de studii de cercetare, cum ar fi programarea avansată a roboților, integrarea sistemelor prevăzute cu senzor vizual, automatizarea proceselor industriale, manipularea cu precizie a obiectelor și interconectarea dispozitivelor periferice. Celula Fanuc oferă astfel o platformă completă și flexibilă pentru dezvoltarea competențelor necesare în domeniul roboticii și al automatizării industriale.
Un alt echipament aflat în cadrul acestor laboratoare este robotul colaborativ UR3e. Acesta permite realizarea de aplicații de manipulare a pieselor cu dimensiuni mici cu ajutorul efectorului final 2F-85, având o capacitate de încărcare de până la trei kg. Robotul este echipat și cu o cameră compactă de la Robotiq, ce poate fi utilizată pentru recunoașterea și sortarea pieselor. De asemenea, aplicațiile practice pot fi testate prin utilizarea simulatorului software URSim care reproduce mediul de programare și mediul de operare ale roboților UR. Procesul de programare și de cercetare ce se poate realiza prin intermediul robotul UR3e este facilitat și de existența unei baze de date structurate sub formă de cursuri interactive pe platforma UR Academy.
Pentru dobândirea aptitudinilor legate de programarea roboților industriali colaborativi, laboratorul dispune și de un robot colaborativ Yumi Dual-arm (IRB 14000) de la producătorul ABB, ce poate fi integrat în celule flexibile de fabricație. Cele două brațe cu șapte grade de libertate oferă un nivel ridicat de dexteritate și flexibilitate pentru o gamă largă de sarcini. Acest tip de robot este utilizat pentru studierea cinematicii și dinamicii roboților seriali redundanți, folosind mediul de dezvoltare MATLAB-Simulink. Cercetările bazate pe acest sistem robotic se concentrează pe identificarea algoritmilor și metodelor eficiente energetic pentru parcurgerea traiectoriilor impuse.
În cadrul acestui laborator, se desfășoară activitățile de cercetare aplicativă pentru realizarea platformelor robotice multifuncționale cu care echipele studențești Cybertech și Powerbot au obținut rezultate remarcabile la concursurile naționale RObotX (Locul 1/2 (2015, 2016, 2017, 2018, 2019) și internaționale EUROBOT (locul 10/18-2015, Yverdon les Bains, Elveția, locul 5/6-2016, Le Kremlin Bicetre, Franța, locul 21/12-2017, Roche sur Yon, Franța, locul 7/14- 2018, Roche sur Yon, Franța, locul 5/12-2019, Roche sur Yon, Franța).
În dotarea laboratorului se află diverse sisteme de acționare pneumatice și hidraulice provenind de la firmele FESTO și SMC. Una dintre bazele experimentale și didactice ale laboratorului (sala IM 203) a fost recent modernizată (în anul 2019) cu sprijinul financiar al companiei Continental.
Dintre sistemele pneumatice avansate din dotarea laboratorului se pot aminti modulele educaționale pentru instruire în pneumatică și electropneumatică FESTO TP 101, FESTO TP 102 și FESTO TP 201, precum și modulul mecatronic de instruire FESTO MPS 202, și stația MPS 402-1 R ce reprezintă o platformă de învățare avansată și cercetare creată de Festo, proiectată pentru simularea și optimizarea proceselor de producție industriale. Acest sistem modular integrează tehnologii moderne pentru automatizare și control, oferind module pentru asamblare, manipulare materiale, testare și inspecție. Sistemul educațional pentru ilustrarea și integrarea conceptelor Industry 4.0, are un grad ridicat de modularitate care asigură o cale de învățare clară și gestionabilă, formată din module de la stații până la o fabrică de instruire controlată de software. Mediul software didactic din jurul unui MES (Manufacturing Execution System) special dezvoltat pentru uz didactic oferă acces facil la subiecte software complexe în mediul de automatizare a fabricii. Procesul de învățare este susținut de medii moderne, cum ar fi codurile QR și AR pentru furnizarea de informații, precum și interacțiunea cu sistemul de învățare bazat pe realitate augmentată.
Robotino este robust și versatil, fiind capabil să navigheze eficient în diferite medii și condiții de lucru, fiind utilizat pentru sarcini precum transport, inspecție și manipulare de obiecte. Programarea și controlul acestuia se realizează folosind medii de programare moderne, cum ar fi ROS (Robot Operating System), ceea ce facilitează dezvoltarea aplicațiilor complexe și integrarea cu alte sisteme. În mediul educațional, acest tip de robot mobil poate fi folosit pentru a instrui studenții în programarea și managementul roboților mobili, pregătindu-i pentru viitoarele cariere în robotică și automatizare. În domeniul cercetării, Robotino este utilizat pentru testarea și dezvoltarea de noi tehnologii, explorând potențialul aplicațiilor autonome și inteligente în diverse industrii. Toate aceste module sunt controlate prin pachetul software FluidSIM. Acesta este un software destinat cercetării sistemelor fluide, incluzând domeniile pneumatică, hidraulică și inginerie electrică. Dezvoltat pentru a facilita simularea și proiectarea de înaltă precizie, FluidSim 6 oferă o platformă integrată care sprijină dezvoltarea și optimizarea instalațiilor penumatice, electrice și hidraulice.
FluidSim 6 permite simularea detaliată a sistemelor pneumatice și hidraulice în timp real, oferind cercetătorilor instrumente pentru a analiza și modela comportamentul acestora cu o rată de procesare a semnalului de până la 10 kHz. Aceasta este esențială pentru explorarea și testarea aplicațiilor de automatizare.
Software-ul acoperă o gamă largă de aplicații, de la pneumatică și electropneumatică la hidraulică și electrohidraulică. În domeniul ingineriei electrice, FluidSim 6 permite proiectarea și simularea schemelor electrice de curent continuu și alternativ. Funcționalitățile sale avansate includ simularea și monitorizarea proceselor industriale esențiale pentru îmbunătățirea performanței și a stabilității sistemelor. Un aspect cheie al FluidSim 6 este suportul pentru crearea și gestionarea diagramelor GRAFCET, facilitând cercetarea strategiilor de control și optimizarea proceselor de automatizare. Capacitatea de a simula erori și de a monitoriza procesele în timp real oferă un mediu robust pentru testarea și validarea sistemelor de control.
FluidSim 6 se integrează cu diverse echipamente și PLC-uri, permițând conectivitatea cu controlere, sisteme reale și software-uri de simulare 3D. Această flexibilitate este benefică ariilor de cercetare inginerești. Astfel, se pot testa și controla sisteme complexe într-un mediu integrat și adaptabil. Software-ul este echipat cu resurse educaționale complete și opțiuni flexibile de licențiere, fiind ideal pentru utilizarea în cercetare și educație. FluidSim 6 nu este doar un instrument de simulare; este o platformă de cercetare care facilitează inovația în domeniul sistemelor fluide.
De asemenea, laboratorul dispune de sistemul mecatronic modular FESTO MecLab, destinat realizării de cercetări privind construcția modularizată, comanda și programarea sistemelor mecatronice. Tot din domeniul sistemelor mecatronice avansate, din dotarea laboratorului face parte sistemul bi-axial cu motoare electrice pas cu pas si motoare pneumatice liniare SMC MAP 202.
Sistemele de automatizare din laborator se bazează pe automatele programabile de ultimă generație Siemens SIMATIC S7 1200 (6 buc.), programate cu ultima versiune a pachetului software Siemens TIA Portal v. 15 (6 posturi de lucru).
În dotarea laboratorului se găsesc și sistemele de automatizare bazate pe plăci cu microcontrollere ATMEL AVR, Arduino Nano (12 buc.) și Arduino Mega (12 buc.).
De asemenea, laboratorul dispune de echipamente pentru fabricație aditivă, dintre care se remarcă imprimanta 3D Ultimaker 3 Ext., care permite realizarea unor piese complexe din punct de vedere al formei, cu proprietăți mecanice comparabile cu ale celor realizate prin procedee de prelucrare extractivă (așchiere).
În cadrul laboratoarelor centrului de cercetare au fost proiectați și construiți o serie de roboți mobili de serviciu.
Robotul mobil autonom de tuns gazonul oferă oportunități pentru testarea și perfecționarea algoritmilor de navigare autonomă, esențiali pentru operarea eficientă a sistemelor mecatronice. De asemenea, robotul facilitează îmbunătățirea tehnicilor de detecție și evitare a obstacolelor, prin intermediul senzorilor integrați. Ajustarea automată a parametrilor de tăiere și mișcare în funcție de teren este o altă direcție de cercetare, care poate conduce la optimizarea performanței robotului în diferite medii. Analizarea și îmbunătățirea siguranței și fiabilității în utilizare și întreținere sunt esențiale pentru asigurarea unei funcționări continue și eficiente. Robotul are aplicații variate în parcuri, grădini, terenuri sportive și spații industriale, demonstrând un potențial vast de utilizare în întreținerea spațiilor.
Robotul autonom de colectare a mingilor de tenis este echipat cu un sistem de locomoție diferențial, care îi permite deplasarea eficientă, un sistem de colectare adaptiv și un sistem senzorial complex pentru detectarea și colectarea mingilor de tenis. Subansamblul de colectare permite strângerea mai multor mingi simultan și ajustarea înălțimii de colectare în funcție de suprafața de joc, ce poate fi netedă și dreaptă – în cazul terenului de ciment – sau neuniformă, în cazul terenului de zgură. Localizarea mingilor este realizată cu ajutorul unei camere programate să identifice culoarea verde a acestora. Senzorul vizual oferă pentru fiecare obiect detectat o serie de patru valori, care sunt ulterior integrate în strategiile de navigare. Robotul de colectare oferă posibilitatea realizării unor studii de cercetare legate de analiza tipurilor de detecție a mingilor pe teren și influența factorilor de mediu, precum lumina, asupra performanței sistemului mecatronic. O altă direcție de cercetare vizează strategiile de navigare folosite pentru deplasarea robotului, cu scopul eficientizării procesului de colectare.
Platforma mobilă modulară este dezvoltată pentru a utiliza module direct conectate între ele, fără a fi nevoie de un cadru suplimentar specific unei anumite configurații. Forma geometrică de bază a modulelor este un hexagon care permite realizarea unității robotice cu diverse module componente. Acest tip de platformă mobila poate fi integrată într-o serie de cercetări ce investighează modul în care caracteristicile sistemului de locomoție, în special tipurile de roți și configurațiile structurale, pot afecta capacitatea roboților autonomi de a se deplasa eficient și de a îndeplini sarcini specifice în medii industriale variate. Această abordare modulară oferă flexibilitate în adaptarea roboților mobili și a vehiculelor autonome pentru a face față unor aplicații complexe.
