Przegląd Mechaniczny 1/2010

Cena 20 z∏ (w tym 0% VAT)

PL ISSN 0033-2259 INDEKS 245836

1’10 POD PATRONATEM STOWARZYSZENIA IN˚YNIERÓW I TECHNIKÓW MECHANIKÓW POLSKICH

PRZEGLÑD MECHANICZNY Miesi´cznik naukowo-techniczny ROK ZA¸O˚ENIA 1935

STYCZE¡ 2010 • NR 1/10

ROK WYD. LXIX

SPIS TREÂCI

str.

PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE

3

ARTYKU¸Y G¸ÓWNE Badania porównawcze uk∏adu regulacji mikroprocesorowej dla uk∏adów nap´dzanych silnikami hydraulicznymi ma∏ych pr´dkoÊci obrotowych – Andrzej Skrocki, Jan Szlagowski

17

Systemy transferu technologii w Polsce, Irlandii, Finlandii i Niemczech – Aneta Masternak-Janus, Andrzej Kocaƒda

24

Badania symulacyjne i szybkie prototypowanie ruchu robota czterono˝nego o strukturze ssaka – Maciej T. Trojnacki

31

Pojazdy ekologiczne – przysz∏oÊç samochodów hybrydowych – Antoni Szumanowski

39

Mobile robot with hydrostatic drive controlled

by PLUS+1 module – Artur Guzowski, Andrzej Sobczyk

43

45

Z CZASOPISM ZAGRANICZNYCH Dziesi´ç zasad efektywnego i zrównowa˝onego projektowania – t∏umaczenie i opracowanie Martyna Jachimowicz

47

Za treÊç og∏oszeƒ i p∏atnych wk∏adek redakcja nie odpowiada Miesi´cznik notowany na liÊcie czasopism punktowanych Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego – 6 pkt.

Wydanie publikacji dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego Nak∏ad 1000 egz.

Cena 20 z∏ ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego ul. Racjonalizacji 6/8 02-673 Warszawa

ADRES REDAKCJI: IMBiGS – „Przeglàd Mechaniczny” ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa tel./fax: (0-22) 853 81 13, tel. (0-22) 843 02 01 w. 255 e-mail: pmech@imbigs.org.pl http://www.przegladmechaniczny.pl REDAGUJE ZESPÓ¸: Redaktor naczelny: prof. dr hab. in˝. Jan Szlagowski tel. (0-22) 660-82-85, tel./fax (0-22) 849 99 95 Zast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew Dàbrowski Sekretarz redakcji: mgr Anna Massé Redaktorzy dzia∏ów: prof. nzw. dr hab. in˝. Dariusz Boroƒski (Mechanika p´kania), dr in˝. Martyna Jachimowicz (Problemy – NowoÊci – Informacje), prof. dr hab. in˝. Andrzej Kocaƒda (Materia∏y konstrukcyjne), prof. nzw. dr hab. in˝. Leszek P∏onecki (Automatyka i robotyka), Maria Popielawska, prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ (Podstawy konstrukcji maszyn), prof. dr hab. in˝. Jerzy Wróbel (Komputerowe metody CAD/CAM/CAE), dr in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hydraulika i pneumatyka) RADA PROGRAMOWA: Prof. dr hab. in˝. Stanis∏aw Oziemski – przewodniczàcy (IMBiGS), dr in˝. Tomasz Babul (SIMP), prof. dr hab. in˝.

Krzysztof Go∏oÊ (Polit. Warszawska, IMBiGS), prof. dr hab. in˝. Czes∏aw Cempel (Polit. Poznaƒska), prof. dr hab. in˝.

Witold Gutkowski (IMBiGS), prof. dr hab. in˝. Janusz Kowal (AGH), prof. dr hab. in˝. Eugeniusz Rusiƒski (Polit.

Wroc∏awska), dr hab. in˝. Roman Staniek, prof. nzw. (SIMP), prof. dr hab. in˝. Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska), prof. dr hab. in˝. Wies∏aw Tràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), prof. dr hab. in˝. W∏adys∏aw W∏osiƒski (PAN) STALI WSPÓ¸PRACOWNICY: dr hab. in˝. Andrzej Dudczak (IMBiGS), prof. dr hab. in˝.

Tadeusz Kacperski (IMBiGS), prof. dr hab. in˝. Arkadiusz M´˝yk (Polit. Âlàska), dr hab. in˝. Tadeusz Smolnicki (Polit.

Wroc∏awska) KIEROWNIK ZAK¸ADU WYDAWNICTW I PROMOCJI: Ryszard Kwiecieƒ – tel. kom. (0) 602 390 703 e-mail: r.kwiecien@imbigs.org.pl

METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE Urzàdzenie do badania topografii powierzchni próbek wielkowymiarowych

WYDAWCA:

WARUNKI PRENUMERATY Przyj´cie prenumeraty – wy∏àcznie na podstawie dokonanej wp∏aty na blankietach ogólnie dost´pnych w bankach i w UPT (tzw. polecenie przelewu lub przekaz dla wp∏at na rachunki bankowe) na odpowiedzialnoÊç zamawiajàcego. Nieprawid∏owo wype∏nione blankiety wp∏at (niezgodnie z podanymi ni˝ej wskazówkami) nie b´dà przyj´te.

Na blankiecie wp∏at nale˝y podaç nast´pujàce dane: dok∏adnà nazw´ i adres (z kodem pocztowym) zamawiajàcego, nazw´ czasopisma, liczb´ egzemplarzy i okres prenumeraty.

Wp∏aty – zgodnie z podanymi cenami nale˝y dokonaç w banku lub UPT na konto IMBiGS – BPH S.A. O/Warszawa nr 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850.

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – osoby prawne i fizyczne. Nale˝y podaç dok∏adny adres odbiorcy za granicà. Cena prenumeraty jest dwukrotnie wy˝sza od ceny normalnej. Zmiany w prenumeracie, np. zmian´ liczby tytu∏ów, liczby egzemplarzy, rezygnacj´ z prenumeraty itp. mo˝na zg∏aszaç pisemnie, z mocà obowiàzujàcà od nast´pnego kwarta∏u.

Cena prenumeraty na 2010 r: kwartalnie – 60 z∏ pó∏rocznie – 120 z∏ rocznie – 240 z∏ Informacji o prenumeracie udziela redakcja, gdzie równie˝ mo˝na nabywaç egzemplarze archiwalne po uprzednim wp∏aceniu nale˝noÊci na konto lub w kasie w redakcji.

Dtp: „AWiWA” - tel. (0-22) 780 45 98 Druk: Oficyna Poligraficzna APLA Sp. j. ul. Sandomierska 89, 25-325 Kielce

1

Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010 PL ISSN 0033-2259 Summaries of main article

Przeglàd Mechaniczny No 1/2010 PL ISSN 0033-2259 Htathfns ukfdys[ cnfnmtq

Guzowski A., Sobczyk A .: Mobile robot with hydrostatic drive controlled by PLUS+1 module. Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, p. 43-45, figs 5.

This paper presents a concept of remote controlled mobile robot. The main goal of presented activity was a remote control of drive system and robot’s arm (position, velocity and force control). All mechanisms of the robot are driven with high pressure hydraulic linear or/and rotational actuators. It will allow using smaller than electric components for the same power range.

Sauer-Danfoss PLUS+1 system was applied to control of electro-hydraulic components system. This systems based on CANBus technology is suitable for creation control system of mobile, and in the next step, autonomous machine. Such control system enables to carry, test and apply various control algorithms. At the beginning, technical documentation, hydraulic system scheme and electric control scheme were been elaborated.

Guzowski A., Sobczyk A.: Mobile robot with hydrostatic drive controlled by PLUS+1 module. Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, cnh. 43-45> hbc. 5.

D cnfnmt ghtlcnfdktyf rjywtgwbz vj,bkmyjuj hj,jnf c lbcnfywbjyysv eghfdktybtv. Jcyjdyjq wtkm/ hf,jns ,skf hfphf,jnrf ghbdjlyjq cbcntvs b gktxf hj,jnf c lbcnfywbjyysv eghfdktybtv !eghfdktybt gjpbwbtq> crjhjcnm/ b cbkjq@. Dct ˝ktvtyns hj,jnf ghbdjlzncz d ldb;tybt ghb gjvjob kbytqys[ gytdvjldbufntkmtq dscjrjuj lfdktybz. ¸nj hfphtiftn ghbvtyznm vtymibt rjvgjytyns> xtv ˝ktrnhbxtcrbt> d ˝njv ;t lbfgfpjyt vjoyjcnb.

Cbcntvf eghfdktybz PLUS+1 abhvs Sauer-Danfoss bcgjkmpetncz lkz eghfdktybz ˝ktrnhjublhfdkbxtcrbvb ˝ktvtynfvb cbcntvs. ¸nf cbcntvf jcyjdfyf yf nt[yjkjubb CANBus b ghbujlyf lkz eghfdktybz vj,bkmysvb> f nfr;t fdnjyjvysvb hj,jnfvb. Ghtlcnfdktyfz cbcntvf eghfdktybz hfphtiftn ghjdjlbnm ntcns b ghbvtyznm hfpkbxyst fkujhbnvs eghfdktybz. Ghtlcnfdktyf nt[ybxtcrfz ljrevtynfwbz> c[tvf ublhfdkbxtcrjq b ˝ktrnhbxtcrjq cbcntvs eghfdktybz.

Masternak-Janus A., Kocaƒda A .: Technology transfer systems in Poland, Ireland, Finland and Germany.

Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, p. 24-31, figs 4.

Technology transfer (TT) system allows effective technology transfer and consists of three levels: decisionmakers level, support level and executives level. Among the EU countries interesting are TT systems existing in Ireland, Finland and Germany. These systems effective support TT mechanisms, influence on innovations and competitiveness. In Polish TT system have been adjusted for requirements of knowledge-based economy.

Masternak-Janus A., Kocaƒda A.: Cbcntvs nhfycathf nt[yjkjubb d Gjkmit> Bhkfylbb> Abykfylbb b Uthvfybb.

Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, cnh. 24-31> hbc. 4.

Cbcntvf nhfycathf nt[yjkjubb !NN@ hfphtiftn ˝aatrnbdyjt ghjntrfybt ghjwtccf nt[yjkjubb. Jyf cjcnjbn bp nht[ ehjdytq% ehjdtym herjdjlbntktq> ehjdtym dcgjvfufybz nhfycathf nt[yjkjubb> ehjdtym bcgjkybntktq bccktljdfybq b byyjdfwbq. Chtlb cnhfy EC zdkz/ncz bynthtcysvb cbcntvs NN> bvt/obtcz d Bhkfylbb> Abykfylbb b Uthvfybb. Jyb ˝aatrnbdyj dcgjvfuf/n vt[fybpvs NN> ,kfujlfhz xtve dkbz/n yf gjdsitybt byyjdfwbjyyjcnb b rjyrehtynyjcnb. D gjkmcrjq cbcntvt nhfycathf nt[yjkjubb e;t lfdyj ghjdjlzncz bpvtytybz> wtkm/ rjnjhs[ zdkztncz ghbcgjcj,ktybt r gjnht,yjcnb ghjvsiktyyjcnb> jcyjdfyyjq yf pyfybz[.

Skrocki A., Szlagowski J .: Comparative research of microprocessor control system for systems driven by hydraulic engines with small speeds. Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, p. 17-24, figs 13, tab. 1.

There were presented comparative research of speed control system and positioning of manipulator driven by hydraulic radial piston engine MR160 type and by orbital engine GMSW320 in range of small rotational speeds.

Applied low-speed engines: radial piston and orbital, according to catalogue data have minimal rotational speed: 1 rpm/min and 10 rpm/min, and maximum speed: 900 rpm/min and 240 rpm/min (multiplication factor was 900 and 24). In the case of investigated system assumed minimal rotational speed of manipulator was about 02 – 0,03 rpm/min, when required range of rotational speed was 1500. In the order to realize functional requirements of modern rotational mechanism, it was decided to apply microprocessor control of engines working in automatic control system mode. This method allowed to decrease of stable minimal rotational speed of investigated engines and expand range of their applications.

Skrocki A., Szlagowski J.: Chfdybntkmyst bccktljdfybz cbcntvs vbrhjghjwtccjhyjuj htuekbhjdfybz lkz cbcntv> ghbdjlbvs[ d ldb;tybt ublhfdkbxtcrbvb ldbufntkzvb vfks[ crjhjcntq. Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, cnh.

17-24> hbc. 13> nf,. 1.

Ghtlcnfdktys chfdybntkmyst bccktljdfybz cbcntvs htuekbhjdfybz crjhjcnb b gjpbwbjybhjdfybz vfybgekznjhf> ghbdjlbvjuj d ldb;tybt gjhiytdsv hflbfkmysv ublhfdkbxtcrbv ldbufntktv nbgf MR160 b jh,bnfkmysv ldbufntktv GMSW320 d j,kfcnb vfks[ crjhjcntq dhfotybz. Bcgjkmpjdfyyst vtlktyyjdhfof/obtcz ldbufntkb% gjhiytdjq hflbfkmysq b jh,bnfkmysq cjukfcyj lfyysv bp rfnfkjuf bvt/n vbybvfkmye/ crjhjcnm dhfotybz> cjjndtncndtyyj 1 j,#vby b 10 j,#vby> f vfrcbvfkmyst crjhjcnb cjjndtncndtyyj 900 j,#vby b 240 j,#vby> xnj lftn rhfnyjcnm crjhjcnb yf ehjdyt 900 b 24. D bccktletvjq cbcntvt ghbyznf vbybvfkmyfz crjhjcnm dhfotybz vfybgekznjhf jr. 0>02 – 0>03 j,#vby> ghb nht,etvjv lzgfpjyt crjhjcnb dhfotybz jrjkj 1500. Xnj,s htfkbpjdfnm aeyrwbjyfkmyst nht,jdfybz> ghtl(zdkztvst cjdhtvtyysv gjdjhjnysv vt[fybpvfv> ,skj htityj ghbvtybnm vbrhjghjwtccjhyjt eghfdktybt ˝nb[ ldbufntktq> hf,jnf/ob[ d cbcntvt fdnjvfnbxtcjuj htuekbhjdfybz. Ghbvtytyysq vtnjl hfphtibk pyfxbntkmyj cybpbnm cnf,bkmye/ crjhjcnm dhfotybz bccktletvs[ ldbufntktq> hfcibhzz ˝nbv j,kfcnm b[ ghbvtytybz.

Trojnacki M . T.: Simulation experiments and rapid prototyping of four-legged robot with mammal structure. Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, p. 31-39, figs 16.

Results of simulations of robot’s motion in Matlab/ Simulink were presented, as well as method of animation of the movement using Virtual Reality. Experiment environment was described and results of rapid prototyping of robot’s motion with the use of Real Time Windows Target in Matlab and Advantech PCI 1700 multifunction card were presented. Obtained results verified correctness of proposed methods of robot ’s motion synthesis.

Trojnacki M. T.: Cbvekzwbjyyst bccktljdfybz b ,scnhjt ghtlcnfdktybt ldb;tybz xtneht[yj;yjuj hj,jnf cj cnhernehjq dcfcsdf/otq ujkjdrb. Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010, cnh. 31-39> hbc. 16.

D hf,jnt ghtlcnfdktys htpekmnfns cbvekzwbjyys[ bccktljdfybq ldb;tybz hj,jnf d gfrtnt Matlab/Simulink b j,ce;lty cgjcj, htfkbpfwbb vekmnbgkbrfwbb ˝njuj ldb;tybz c ghbvtytybtv ghbyflkt;yjcntq Virtual Reality. Jgbcfyf ecnfyjdrf ˝rcgthbvtynfkmys[ bccktljdfybq b gjvtotys htpekmnfns ,scnhjuj ghtlcnfdktybz ldb;tybz hj,jnf c bcgjkmpjdfybtv ghbyflkt;yjcntq Real Time Windows Target gfrtnf Matlab b rjynhjkmyj-bpvthbntkmyjq rfhns Advantech PCI 1710. Ghjdtltyyst ˝rcgthbvtynfkmyst bccktljdfybz jwtybkb ghfdbkmyjcnm ghtlkj;tyys[ vtnjljd cbyntpf ldb;tybz hj,jnf.

2

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje Jubileusz „Przeglàdu Mechanicznego”

Od Wydawcy W bie˝àcym roku b´dziemy obchodziç jubileusz 75-lecia „Przeglàdu Mechanicznego”. Czasopismo po raz pierwszy ukaza∏o si´ 10 stycznia 1935 roku.

Pierwszy zeszyt „PM” zawiera∏ artyku∏y dotyczàce: badaƒ materia∏owych, badaƒ nad silnikiem Diesla, spawania, metrologii.

Nasuwa si´ tutaj refleksja. Âwiat dokona∏ rewolucji naukowej, technicznej i informatycznej, ale problemy wtedy istotne i nierozwiàzane sà równie˝ dzisiaj dalej analizowane.

Od stycznia 2001 r. wydawcà „PM” jest Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego.

IMBiGS wraz z Radà Programowà i Redakcjà „PM” postanowi∏ godnie uczciç jubileusz jednego z najstarszych czasopism z dziedziny budowy maszyn, organizujàc Sesj´ Jubileuszowà.

W zeszytach wydawanych w 2010 roku oraz podczas planowanej na 12.02.2010 r. Sesji Jubileuszowej pragniemy pokazaç drog´, jakà przeby∏ „Przeglàd Mechaniczny” oraz jego Czytelnicy i Autorzy.

Poka˝emy tak˝e drog´, jakà przeby∏a in˝ynieria mechaniczna (szczegó∏owe informacje na stronie internetowej).

Zeszyty wydawane w 2010 r. b´dà zawiera∏y artyku∏y dotyczàce nast´pujàcych zagadnieƒ: 쐌 Rozwój metod obliczeniowych 쐌 Rozwój materia∏ów konstrukcyjnych 쐌 Rozwój nap´dów pojazdów 쐌 Rozwój nap´dów hydraulicznych

쐌 Rozwój technologii budowy maszyn 쐌 Rozwój uk∏adów sterowania maszyn Patronat honorowy nad obchodami jubileuszu „Przeglàdu Mechanicznego”obj´li: 쐌 Waldemar Pawlak – Wicepremier, Minister Gospodarki 쐌 Prof. dr hab. Barbara Kudrycka – Minister Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego W Komitecie Honorowym Jubileuszu znalaz∏y si´ nast´pujàce osoby: 1. Stefan Góralczyk – Dyrektor IMBiGS, Przewodniczàcy, 2. Ewa Maƒkiewicz-Cudny – Prezes FSN NOT, 3. Andrzej Ciszewski – Prezes SIMP, 4. Roman Baczyƒski – Prezes Zarzàdu Metalexport-S, 5. W∏odzimierz Bramowicz – Dyrektor Bosch Rexroth Sp. z o.o., 6. Leszek Buczyƒski – by∏y redaktor naczelny „PM”, 7. Eugeniusz Budny – by∏y dyrektor IMBiGS, 8. Ryszard Kardasz – Prezes Zarzàdu Przemys∏owego Centrum Optyki S.A., 9. Henryka Kopacz – by∏a redaktor naczelna „PM”, 10. Edward Edmund Nowak – Prezes Zarzàdu BUMAR, 11. Enrico Pavoni – Prezes Fiat Auto Poland, 12. Krzysztof Trofiniak – Prezes Zarzàdu Huty Stalowa Wola S.A. Komitet Naukowy Jubileuszu „Przeglàdu Mechanicznego” tworzà Profesorowie: W∏adys∏aw W∏osiƒski – Przewodniczàcy, Czes∏aw Cempel,

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Krzysztof Go∏oÊ, Witold Gutkowski, Tadeusz Kacperski, Janusz Kowal, Stanis∏aw Oziemski, Eugeniusz Rusiƒski, Jan Szlagowski, Eugeniusz Âwitoƒski, Wies∏aw Tràmpczyƒski.

Przez wiele lat „Przeglàd Mechaniczny” by∏ organem g∏ównym Stowarzyszenia In˝ynierów Mechaników Polskich SIMP (obecnie wydawany jest pod patronatem tego Stowarzyszenia).

Informowa∏ o pracach SIMP i ludziach go tworzàcych. Od poczàtku swojego istnienia towarzyszy∏ rzetelnie polskiemu przemys∏owi. Równie˝ w trudnych latach transformacji ustrojowej w Polsce „PM” musia∏ znaleêç swoje miejsce na rynku prasy fachowej. Sta∏ si´ znaczàcym miesi´cznikiem naukowo-technicznym, wa˝nym dla Êrodowiska naukowego Polski oraz jej kadry in˝ynierskiej.

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego bardzo wysoko ceni sobie fakt wydawania „PM”. Wysoka pozycja naukowa i poznawcza czasopisma sprawia, ˝e jest on wizytówkà IMBiGS i dumà poÊród innych publikacji.

Tegoroczny jubileusz „PM” jest bardzo wa˝ny równie˝ ze wzgl´du na fakt, ˝e w 2011 r. Instytut tak˝e obchodziç b´dzie jubileusz 60-lecia swojego istnienia, a wi´c zarówno wydawca, jak i wydawnictwo majà za sobà d∏ugà tradycj´.

Przekazujàc szczere gratulacje ca∏emu zespo∏owi redakcyjnemu, ˝ycz´ wszystkim zaanga˝owanym w przygotowanie kolejnych numerów zdrowia i wielu chwil satysfakcji z dobrze wykonanej pracy, a Instytutowi dalszej tak znaczàcej wspó∏pracy dla rozwoju nauki i wzrostu znaczenia Êrodowiska in˝ynierskiego.

Dyrektor IMBiGS dr Stefan Góralczyk

3

problemy • nowoÊci • informacje 75 lat „Przeglàdu Mechanicznego” 10 stycznia 1935 r. ukaza∏ si´ pierwszy numer „Przeglàdu Mechanicznego”. Stowarzyszenie In˝ynierów Mechaników Polskich podj´∏o decyzj´ o przekszta∏ceniu wydawnictwa „Mechanik” (wydawanego od 1 stycznia 1909 r.) w dwutygodnik „Przeglàd Mechaniczny” obejmujàcy wszystkie dzia∏y zwiàzane z budowà i eksploatacjà maszyn, w tym zagadnienia zwiàzane z nowoczesnymi w tamtych czasach konstrukcjami samochodów i samolotów. Genezà jego powstania by∏a potrzeba integracji Êrodowiska in˝ynierskiego zajmujàcego si´ budowà maszyn.

W „S∏owie wst´pnym” zamieszczonym w pierwszym zeszycie czasopisma przedstawiono jego zakres tematyczny oraz okreÊlono cel utworzenia pisma dla in˝ynierów mechaników. „Przeglàd Mechaniczny” mia∏ publikowaç: „...

1. rozprawy i referaty z nast´pujàcych obejmowanych przez to pismo dzia∏ów: a) energetycznego, b) konstrukcyjnego, c) obróbki metali, d) metaloznawczego; z uwzgl´dnieniem równie˝ takich wyodr´bniajàcych si´ dziedzin, jak automobilizm i lotnictwo, odlewnictwo, spawalnictwo, komunikacja, zarzàdzanie zak∏adami wytwórczemi itd.; 2. sprawozdania ze zjazdów mi´dzynarodowych i krajowych oraz pokazów, wystaw, konkursów itd.; 3. sprawozdania z prasy technicznej polskiej i zagranicznej;

4

4. wiadomoÊci z dziedziny zagadnieƒ przemys∏owo-gospodarczych i spo∏ecznych; 5. bibliografie wydawnictw technicznych polskich i cudzoziemskich; 6. kronik´ dzia∏alnoÊci SIMP; 7. zagadnienia spo∏eczno-techniczne.

W przekonaniu o potrzebie takiego czasopisma oraz o donios∏oÊci roli, jakà b´dzie ono mia∏o do spe∏nienia, przyst´pujemy do jego wydawania, wypisujàc na jego sztandarze s∏owa dewizy SIMP: s∏u˝b´ krajowi przez wyt´˝onà prac´ na polu techniki i wytwórczoÊci, majàcà na celu wyzyskanie bogactw przyrody ku zapewnieniu najwi´kszego rozwoju gospodarczego i bezpieczeƒstwa Rzplitej.

Wierzymy, i˝ „Przeglàd Mechaniczny” spotka si´ wÊród in˝ynierów mechaników nie tylko z zainteresowaniem, lecz i poparciem, zarówno przez rozpowszechnianie pisma, jak i przez czynnà w niem wspó∏prac´. O takie wspó∏dzia∏anie z nami goràco prosimy”.

Pierwszym redaktorem odpowiedzialnym zosta∏ in˝. Czes∏aw Mikulski, a w Zarzàdzie Czasopisma i Komitecie Redakcyjnym by∏o wielu znakomitych in˝ynierów, w tym wielu profesorów (por. nr 1/1935 do∏àczony w wersji elektronicznej).

Przy lekturze pierwszych numerów „Przeglàdu Mechanicznego” nasuwa si´ spostrze˝enie, ˝e problemy wtedy istotne i wa˝ne nadal sà aktualne.

Dotyczy to przyk∏adowo takich zagadnieƒ, jak: energetyczne, paliwowe, konstrukcyjne, materia∏owe, diagnostyka maszyn i urzàdzeƒ.

Ostatni numer 8 z 1939 r. nie zapowiada∏ zawieruchy II wojny Êwiatowej i tego, ˝e przez najbli˝sze kilka lat czasopismo nie b´dzie wydawane. Dopiero w styczniu 1947 r. wznowiono wydawanie „PM”, uzasadniajàc to nast´pujàco: „Po siedmioletniej przerwie, wywo∏anej wypadkami wojennymi, wznawiamy wydawnictwo czasopisma „Przeglàd Mechaniczny” o poziomie i zakresie zbli˝onym do przedwojennego, ograniczajàc si´ jeno do ram miesi´cznika. Potrzeba takiego wydawnictwa wystàpi∏a wyraênie w okresie, kiedyÊmy je stracili, kiedy jego ∏amy zosta∏y zamkni´te w zwiàzku z rozp´taniem wojny na ziemiach polskich.

Centralny Zarzàd Przemys∏u Metalowego skupiajàcy dziÊ prawie ca∏oÊç problemów przemys∏u metalowego podjà∏ inicjatyw´ w tej sprawie i upowa˝ni∏ dotychczasowego redaktora tego wydawnictwa do wznowienia pisma jako organu Centralnego Zarzàdu Przemys∏u Metalowego. Czasopismo pozostaje równie˝ organem Stowarzyszenia In˝ynierów i Techników Mechaników Polskich „SIMP” b´dàcego dalszym ciàgiem zreorganizowanego Stowarzyszenia In˝ynierów Mechaników Polskich „SIMP” – za∏o˝yciela czasopisma… „Przeglàd Mechaniczny” pojawia si´ po ukazaniu si´ i zdobyciu ju˝ pewnych tradycji powojennych bratniego pisma „Mechanik”.

Jaki chcemy mieç poziom i kierunek czasopisma „Przeglàd Mechaniczny”?

Zgodnie z uchwa∏ami Komitetu Redakcyjnego czasopisma „Mechanik” podanymi w Nr 7 i 8 tego czasopisma, artyku∏y zamieszczane w „Mechaniku” powinny byç dost´pne dla wykwalifikowanych rzemieÊlników, którzy przez pog∏´bianie swych wiadomoÊci dà˝à do zaj´cia stanowisk przodowników, instruktorów i mistrzów technicznych. „Przeglàd Mechaniczny” b´dzie mia∏ poziom wy˝szy, in˝ynierski, dost´pny równie˝ dla technika, który przez prac´ nad sobà i rozszerzenie horyzontów technicznych dà˝y do zaj´cia stanowisk in˝ynierskich.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje Zakres dzia∏alnoÊci „Przeglàdu Mechanicznego” obejmuje w prawdzie wszystkie dziedziny, na których opiera si´ dzia∏alnoÊç przemys∏u metalowego, ze szczególnym uwzgl´dnieniem nast´pujàcych tematów: a) zagadnienia gospodarcze z dziedziny przemys∏u metalowego, b) zagadnienia odzwierciadlajàce post´p techniczny w przemyÊle metalowym w kraju i zagranicà, c) artyku∏y o charakterze naukowym, lecz zwiàzane z post´pem techniki, d) metaloznawstwo, e) odlewnictwo, f) konstrukcje maszyn i urzàdzeƒ mechanicznych, g) zagadnienia energetyczne, h) organizacja pracy i przedsi´biorstw metalowych…”.

W tym pierwszym powojennym numerze ze stycznia 1947 r. artyku∏y publikowali znakomici autorzy, z których wymieni´ tylko prof. Maksymiliana Tytusa Hubera, który omawia∏ hipotezy wytrzyma∏oÊciowe (PM nr 1/1947, s. 2). Od tego momentu „PM” jest wydawany nieprzerwanie a˝ do dziÊ, a jego skromna szata graficzna ulega zmianom.

Przez wiele lat „PM” by∏ organem SIMP. Informowa∏ o pracach SIMP i ludziach go tworzàcych. Od poczàtku swojego istnienia w latach przedwojennych i powojennych, niezale˝nie od prze∏omowych dat w historii kraju, „PM” pokazywa∏ rozwój polskiego i Êwiatowego przemys∏u i polskiej nauki. Pilnie obserwowa∏ i rejestrowa∏ zmiany zachodzàce w mechanice oraz budowie i eksploatacji maszyn. W kolejnych rocz-

nikach „PM” jak w soczewce widaç rozwój techniki i nauki, który dokona∏ si´ w czasie jego istnienia na rynku wydawniczym. Z lektury archiwalnych roczników wynika prawda oczywista: Êwiat dokona∏ rewolucji naukowej, technicznej i informatycznej, ale nadal borykamy si´ z nierozwiàzanymi do koƒca problemami korozji, zm´czenia, kszta∏towania, recyklingu itp.

Mnie przypad∏o prowadzenie „PM” w ostatnich 10 latach. By∏y to trudne lata transformacji ustrojowej w Polsce. W tym okresie pismo musia∏o znaleêç swoje miejsce na rynku prasy naukowo-technicznej.

StaliÊmy si´ liczàcym miesi´cznikiem naukowo-technicznym, istotnym dla Êrodowiska naukowego Polski.

Prze∏omowà datà w historii „PM” by∏ rok 2001. Jego wydawcà zosta∏ Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego. Decyzji podj´tej przez ówczesnego dyrektora prof. dr. hab. in˝. Eugeniusza Budnego czasopismo zawdzi´cza swoje dalsze istnienie. Nadal pozostaje organem SIMP, a od 2007 r. wydawane jest pod patronatem tego Stowarzyszenia.

Przez te wszystkie lata publikowali w „Przeglàdzie Mechanicznym” znakomici autorzy: naukowcy i in˝ynierowie. Nie starczy∏oby miejsca i czasu na wymienienie ich wszystkich. Przybli˝my tutaj sylwetki kilku z nich, którzy zapisali si´ w historii rozwoju Êwiatowej i polskiej in˝ynierii mechanicznej: – prof. Jan Czochralski ( Nowoczesne kolejowe metale ∏o˝yskowe – PM nr 12/1936 ), znany metalurg, chemik i metaloznawca. Twórca metody pomiaru szybkoÊci krystalizacji metali do otrzymywania monokryszta∏ów pó∏przewodników, zwanej metodà Czochralskiego, – prof. Maksymilian Tytus Huber (Teorie wytrzyma∏oÊciowe – PM nr 1/1947), znakomity mechanik, twórca hipotezy odkszta∏cenia postaciowego majàcej istotny wp∏yw na rozwój teorii plastycznoÊci, – prof. Mieczys∏aw Wolfke ( Zagadnienia naukowe lotów stratosferycznych – PM nr 7/8/1938 ), polski fizyk – twórca podstaw telewizji i holografii, uczeƒ Alberta Einsteina oraz odkrywca dwóch odmian ciek∏ego helu, – prof. Wac∏aw Moszyƒski ( W sprawie normalizacji tolerancji wymiarowych pó∏wyro bów hutniczych – PM nr 10/1937 ), znakomity specjalista w zakresie podstaw budowy

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

maszyn. Autor doskona∏ych podr´czników akademickich, – prof. Bohdan Stefanowski (Mo˝liwoÊci rozwojowe turbin parowych na tle post´pów w roku 1935 – PM nr 1/1936), znakomity termodynamik, twórca Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej, – prof. Gustaw Andrzej Mokrzycki (Samoloty w 14 Salonie Lotniczym w Pary˝u – 16.XI-2.XII.1934 – PM nr 5/1935), znakomity uczony pracujàcy w Polsce, Kanadzie i USA. Autor licznych prac i patentów z dziedziny aerodynamiki, nawigacji i automatyki lotniczej. Twórca samolotu PZL 22, – prof. Aleksander Krupkowski (Prace VII-go Kongresu Mi´dzynarodowego Górnictwa, Metalurgii i Geologii Stosowanej – 1936 ) metalurg.

Opracowa∏ termodynamicznà teori´ procesów utleniania oraz redukcji tlenków metali, jak równie˝ rafinacji metali technicznych, – prof. Boles∏aw To∏∏oczko (Budowa kot∏ów parowych w roku 1935 – PM 1/1936 ), maszynoznawca i energetyk. Specjalizowa∏ si´ w budowie maszyn cieplnych i energetyce cieplnej, – prof. Stanis∏aw Kocaƒda (Badania mikrobudowy prze∏omów zm´czeniowych w latach 1954-2004 – PM nr 1/2004), wybitny uczony w zakresie zm´czeniowego p´kania metali i konstrukcji. Twórca polskiej szko∏y badaƒ zm´czeniowych, – prof. Karol Taylor (Wspó∏czesne samochody osobowe – PM nr 1/1936), konstruktor silników spalinowych. Projektowa∏ konstrukcje pierwszego polskiego ciàgnika rolniczego z Ursusa,

5

problemy • nowoÊci • informacje

– prof. Ignacy Brach (cz∏onek Rady Programowej inaugurujàcej wydawanie pisma po II wojnie Êwiatowej ), wybitny in˝ynier, twórca Hipotezy Wielokrotnego Kruszenia Ska∏, wspó∏autor razem z in˝ynierem Ryszardem Walczewskim unikalnego rozwiàzania przesuwnego osprz´tu do koparek jednonaczyniowych, – prof. Zbigniew Osiƒski ( Poszukiwanie prawdy w mechanice – PM nr 16/1996), twórca teorii konstrukcji i zasad konstrukcji.

W ciàgu 75 lat istnienia czasopisma „Przeglàdem Mechanicznym” kierowali nast´pujàcy redaktorzy naczelni: 1. 1935 r. – 1939 r. – redaktor odpowiedzialny – in˝. Czes∏aw Mikulski 2. 1947 r. – 1949 r. – prof. in˝. Edmund Oska 3. 1950 r. – in˝. mechanik Adam Tadeusz Troskolaƒski 4. 1951 r. – 1960 r. – prof. mgr in˝.

Marian Wakalski 5. 1961 r. – 1977 r. – in˝. mechanik W∏adys∏aw Kaw´cki 6. 1978 r. – 1990 r. – mgr in˝. Leszek Buczyƒski 7. 1991 r. – 1992 r. – mgr in˝. Jacek Kostmanowicz 8. 1993 r. – 1994 r. – mgr in˝. Henryka Kopacz 9. 1995 r. – 1999 r. – prof. dr hab. in˝. Wies∏aw Tràmpczyƒski 10. 2000 r. – i obecnie – prof. dr hab. in˝. Jan Szlagowski Radà Programowà „Przeglàdu Mechanicznego” kierowali: 1. 1935 r. – prof. dr Bogdan Stefanowski (Przewodniczàcy Komitetu Redakcyjnego)

6

2. 1960 – 1990 – prof. dr hab. in˝.

Zdzis∏aw Paw∏owski 3. 1995 – 2001 – prof. dr hab. in˝.

Zbigniew Osiƒski 4. 2002 – 2005 – prof. dr hab. in˝.

Maciej Zarzycki 6. 2005 – 2008 – prof. dr hab. in˝.

Dionizy Dudek 7. 2008 r. i aktualnie – prof. dr hab. in˝. Stanis∏aw Oziemski Przez lata istnienia „Przeglàdu Mechanicznego” wspó∏pracowa∏o z nim wielu redaktorów dzia∏owych, redaktorów merytorycznych, redaktorów technicznych, grafików, pracowników administracyjnych, korektorów. Wiele z tych osób zwiàza∏o si´ z redakcjà na d∏ugie lata. WÊród wieloletnich redaktorów dzia∏ów nale˝y wymieniç: prof. Eugeniusza Budnego, prof.

Tadeusza Burakowskiego, prof. Zbigniewa Dàbrowskiego, dr. in˝. Krzysztofa Chodnikiewicza, dr. Jerzego Jachimowicza, prof. Stanis∏awa Kocaƒd´, prof. Stanis∏awa Oziemskiego, prof. Jerzego Wróbla, a wÊród pracowników etatowych Zofi´ Bieszczanin, Lucyn´ ¸abudzkà, Teres´ Szymanek, Kazimierza Wielgusa.

Aktualnie redakcja ma sta∏y zespó∏ wypróbowanych pracowników i wspó∏pracowników. Od oko∏o 30 lat prace administracyjne wykonuje p. Maria Popielawska, a redakcjà

technicznà pisma zajmuje si´ pan Tadeusz Kowalski. Niezwykle skrupulatne korekty na potrzeby czasopisma od kilkunastu lat wykonuje p. Barbara Ko∏towska, pliki w formacie postscriptowym i w pdf ju˝ prawie 20 lat zapisuje dla nas pani Anna Wieczorek, dzia∏y tematyczne od kilku lat przygotowuje redaktor Martyna Jachimowicz, a wszystkie prace redakcyjne od 20 lat koordynuje sekretarz redakcji Anna Massé.

Ich systematyczna praca ma decydujàcy wp∏yw na terminowe ukazywanie si´ kolejnych zeszytów.

75 lat to pi´kny wiek, ale „PM” czuje si´ m∏ody i dalej chce nadà˝aç za lawinowym rozwojem nauki i techniki w XXI wieku. Aktualnym wyzwaniem ludzkoÊci jest problem oszcz´dnoÊci energii i ochrony Êrodowiska i dlatego ten pierwszy w roku jubileuszowym numer poÊwi´camy rozwa˝aniom dotyczàcym nowych metod i rozwiàzaƒ w tym zakresie.

MyÊl´, ˝e zeszyt ten i nast´pne b´dà dla naszych Czytelników interesujàce oraz stanà si´ impulsem do dalszego rozwoju naszego czasopisma, któremu ˝ycz´ 100 lat.

Redaktor naczelny prof. Jan Szlagowski

Najszybszy pociàg Êwiata W zeszycie 2 „Przeglàdu Mechanicznego” (str. 71) opisany zosta∏ 3-cz∏onowy pociàg motorowy „Zefir”, zaopatrzony w 600-konny silnik firmy „Winton”. Pociàg ten rozwinà∏ na przestrzeni 431 mil (oko∏o 690 km) Êrednià szybkoÊç 84 mil (ok. 135 km/h).

Ostatnio Union Pacific Railroad Co. przeprowadzi∏a próbnà jazd´ z nowym pociàgiem podobnego typu, sk∏adajàcym si´ z jednego wagonu silnikowego, jednego baga˝owego, jednego restauracyjnego oraz trzech wagonów sypialnych.

Ca∏kowita d∏ugoÊç pociàgu wynosi oko∏o 114 m. Wagon silnikowy nap´dzany jest przez 12-cylindrowy dwusuwowy silnik 900 KM f-my „Winton” w uk∏adzie V. Silnik ten posiada Êrednic´ cylindra 8" (20,32 mm). Skok t∏oka 10" (254 mm).

Liczba obrotów 750/min. Ârednie ciÊnienie efektywne 5,8 kg/cm 2. Wydmuch odbywa si´ tam przez cztery zawory wylotowe, umieszczone w g∏owicy, przep∏ókiwanie zaÊ przez szczeliny w cylindrze, ods∏aniane przez t∏ok. Waga silnika gotowego do ruchu wynosi 18000 funtów (ca 8200 kg).

Silnik ten nap´dza pràdnice o wadze 11700 funtów (ca 5300 kg). ¸àczny ci´˝ar czterech nap´dowych silników elektrycznych wynosi 26400 funtów (ca 11700 kg).

Ca∏kowity ci´˝ar urzàdzeƒ nap´dowych, ∏àcznie z ch∏odnicà i pomocniczym silnikiem nap´dzajàcym pràdnic´ pràdu zmiennego 200 V (oÊwietlenie) wynosi 79 000 funtów (ca 35 000 kg).

Pociàg ten rozwinà∏ maksymalnà szybkoÊç 122 mil/h, t. j. oko∏o 196 km/h, oraz przeby∏ przestrzeƒ 820 km z przeci´tnà szybkoÊcià 84 mil/h (ca 135 km/h).

W budowie znajdujà si´ dalsze dwa pociàgi, które posiadaç b´dà po 6 sypialnych wagonów Pullmanowskich, przyczem do nap´du zostanà u˝yte 16-cylindrowe silniki „Winton” o mocy 1200 KM. (Oi1 Engine 1934, zesz. 13, 14, 18, 19).

A. W. Przeglàd Mechaniczny nr 7/1935

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje Zagadnienia paliwowe w roku 1935 Dr in˝. B. Szczeniowski Docent Politechniki Warszawskiej

C

HCÑC scharakteryzowaç post´p, osiàgni´ty w roku ubieg∏ym w dziedzinie paliw silnikowych, musimy sobie przedewszystkiem zdaç spraw´, przez jakiego rodzaju bodêce ten post´p zosta∏ wywo∏any. Mamy tu wi´c obok zwi´kszenia czysto technicznych wymagaƒ, zw∏aszcza ze strony silników lotniczych, równie˝ wzgl´dy usamodzielnienia si´ gospodarczego (Niemcy), a tak˝e ch´ç wyzyskania produktów ubocznych przy przeróbce pochodnych ropy naftowej (Stany Zjednoczone).

Dà˝enia ró˝nych krajów w dziedzinie paliw silnikowych Tak wi´c coraz wyraêniej zaznaczajà si´ tendencje stosowania, obok benzyny naturalnej, równie˝ i wytworzonej z odmiennych surowców benzyny syntetycznej oraz innych paliw zast´pczych. Odrazu zresztà stwierdziç mo˝na, ˝e w dziedzinie tych paliw zast´pczych rok ubieg∏y nie przyniós∏ nic szczególnie nowego, poza zwi´kszeniem w Niemczech przymusowej domieszki alkoholu z 6 do 10%.

We Francji i W∏oszech rok ubieg∏y nie przyniós∏ wogóle nowych osiàgni´ç w dziedzinie paliw. Francja, doniedawna interesujàca si´ osiàgni´ciami niemieckiemi w dziedzinie up∏ynnienia w´gla kopalnego, ostatnio ho∏duje zasadzie magazynowania benzyny importowanej oraz popiera usilnie gazogeneratory na samochodach. Do stanowiska takiego przyczynia si´ zapewne niedogodne z wojskowego punktu widzenia po∏o˝enie francuskich z∏ó˝ w´glowych.

W∏ochy znajdujà si´, pod wzgl´dem paliwowym, w po∏o˝eniu gorszem jeszcze ni˝ Francja, gdy˝ nie posiadajà nietylko w∏asnej nafty, ale, w∏aÊciwie, równie˝ i w´gla, podobnie wi´c jak Francja, popierajà spirytus oraz gaz generatorowy, majàc tu ju˝ takie osiàgni´cia, jak np. wóz sportowy na gaz generatorowy o szybkoÊci przekraczajàcej 100 km/h. Jakkolwiek i w innych krajach ten rodzaj nap´du si´ rozwija, jak np. w Niemczech, gdzie istnieje ju˝ szereg linij autobusowych tak nap´dzanych, to jednak trzeba stwierdziç, ˝e nie osiàgni´to tu jeszcze ostatecznego rozwiàzania technicznego.

Anglja, jakkolwiek posiada bogate êród∏a nafty w swych kolonjach, bàdê krajach gospodarczo jej podleg∏ych, ostatnio wstàpi∏a jednak równie˝ na drog´ gospodarczego uniezale˝nienia si´, budujàc du˝à fabryk´ benzyny syntetycznej z antracytu. Produkcja oparta jest w∏aÊciwie na metodzie Bergiusa, tylko przystosowanej do rodzaju w´gla angielskiego, nie mo˝na wi´c tu mówiç o jakichÊ specjalnie nowych osiàgni´ciach.

JeÊli chodzi o Rosj´, mimo posiadania przez nià bogatych z∏ó˝ ropy naftowej, przy stosunkowo nieznacznej konsumpcji, dochodzà nas jednak s∏uchy o intensywnej,

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

pracy na polu paliw syntetycznych i o nowych osiàgni´ciach, których rozwa˝enie musimy jednak od∏o˝yç na póêniej, wobec braku dostatecznie pewnych danych.

Zdobycze techniczne P o l i m e r y z a c j a g a z ó w.

W dziedzinie paliw syntetycznych mamy do zanotowania trzy wa˝ne wydarzenia. Jedno z nich, to polimeryzacja gazów, g∏ównie krakingowych, pozwalajàca na uzyskanie benzyn pierwszorz´dnych z punktu widzenia odpornoÊci na detonacj´, bo posiadajàcych liczby oktanowe z regu∏y wy˝sze od 80, a cz´sto przekraczajàce 100. Stany Zjednoczone, w których metoda krakingowa jest bardzo rozpowszechniona, posiadajà ogromne iloÊci produktów ubocznych krakingu – pod postacià gazów (przeci´tny sk∏ad: 24% metanu, 13% etanu, 18% etylenu, 37% propylenu i in.), procentowo niezbyt du˝e, jednak na bezwzgl´dnà miar´ ogromne – wobec olbrzymiej, niewspó∏miernej z Europà, produkcji benzyn, – nic wi´c dziwnego, ˝e ch´ç wykorzystania tych gazów nietylko sk∏oni∏a do licznych badaƒ nad polimeryzacjà, ale równie˝ doprowadzi∏a do stworzenia produkcji przemys∏owej benzyn „polimeryzacyjnych”. ZdolnoÊç produkcyjna niektórych tego rodzaju zak∏adów przekracza 150 tonn na dob´1. Na opisywany rozwój mia∏y zapewne równie˝ wp∏yw wymagania, stawiane przez lotnictwo, poszukujàce paliw coraz odporniejszych na detonacj´, a pozwalajàcych na podniesienie mocy w∏aÊciwej silnika.

Pewnà sk∏onnoÊç benzyn polimeryzacyjnych do gumowania (utleniania) usuwa drobny, bo wynoszàcy zaledwie 0,01% dodatek inhibitora. Proces polimeryzacji przy u˝yciu katalizatorów mo˝e przebiegaç ju˝ przy 7 do 12 at i 260° C, zaÊ przy ciÊnieniach 70 do 200 at. i temperaturach do 600° C – nawet bez katalizatorów, przytem wydajnoÊç przekracza nieraz 1 l/1 m3 gazu, – jest wi´c zach´cajàca. Nale˝y tu jednak sobie uprzytomniç, ˝e iloÊci gazów krakingowych, jakie mo˝na mieç w paƒstwach europejskich do dyspozycji, sà stosunkowo tak ma∏e, ˝e zastosowanie polimeryzacji w skali przemys∏owej mia∏oby znaczenie drugorz´dne.

Uwodornianie przemys∏owe w´gla kamiennego.

Drugiem wa˝nem wydarzeniem by∏o wprowadzenie w Niemczech uwodorniania w´gla kamiennego w skali przemys∏owej. Próbna aparatura wypróbowana by∏a w∏aÊciwie ju˝ w ostatnich miesiàcach r. 1934.2) Metoda ta, z punktu widzenia mi´dzynarodowego rynku paliw, mog∏aby si´ spotkaç z zarzutem nierentownoÊci, podobnie 1 2

Patrz: „Oil and Gas”, 1935 Patrz; Z. d. V. D. I. Nr. 32/1935

7

problemy • nowoÊci • informacje jak znana ju˝ metoda Bergiusa up∏ynniania w´gla brunatnego, jakkolwiek jest od tej ostatniej nieco taƒsza, zastosowana jednak zosta∏a w Niemczech w skali przemys∏owej przedewszystkiem ze wzgl´dów samowystarczalnoÊci gospodarczej, czyli po prostu t. zw. „obrony”, wiadomo bowiem, ˝e z obecnego zapotrzebowania Êrodków nap´dowych, wynoszàcego oko∏o 2 miljonów tonn rocznie, tylko trzecià cz´Êç pokrywa∏y Niemcy z produkcji krajowej.

Benzyna syntetyczna z gazu wodnego.

Trzeciem wa˝nem wydarzeniem, równie˝ w Niemczech, by∏o przemys∏owe rozwiàzanie wynalezionej ju˝ w 1925 roku przez Fischera i Tropscha metody otrzymywania benzyny syntetycznej z gazu wodnego, bàdê innych gazów przemys∏owych3. I tu przyczyny postawienia produkcji by∏y zapewne te same, co poprzednio.

Pozostaje jeszcze wspomnieç o paliwach gazowych, spr´˝anych w butlach. W dziedzinie tej, poza opisanà w Nr. 23 „Przeglàdu Mech.” próbà zastosowania w Niemczech gazu koksownianego, niema nic nowego do zanotowania, o ile pominiemy post´py, osiàgni´te w dziedzinie wytwarzania samych butli.

Zagadnienie paliwa silnikowego w Polsce Takie sà osiàgni´cia poza naszemi granicami. A u nas?

O ile pozostawimy na uboczu prace nad mieszankami, jako wykonane ju˝ dawniej, stwierdziç musimy, ˝e poza próbami stosowania krakingu nic si´ w∏aÊciwie na szerszà skal´ na odcinku paliwowym nowego nie dzieje. Ten stan rzeczy uzasadniaç wprawdzie mo˝na g∏´bokim 3

8

„Przeglàd Mechaniczny” Nr. 19/1935

kryzysem „motoryzacyjnym”, jaki Polska prze˝ywa.

Je˝eli jednak weêmiemy z jednej strony pod uwag´, ˝e kryzys ten minie, bo musi minàç – w imi´ naj˝ywotniejszych naszych potrzeb, zaÊ z drugiej strony – nasze „trudne” i b´dàce na wyczerpaniu z∏o˝a ropy naftowej, jasne si´ staje, ˝e ju˝ czas najwy˝szy pomyÊleç o paliwach zast´pczych, – o ile nie mamy byç skazani na import Êrodków nap´dowych. Badania zagraniczne i nasze stwierdzi∏y ju˝, ˝e spirytus, jako domieszka dopuszczalny, a nawet po˝àdany, nie mo˝e byç brany, przynajmniej narazie, pod uwag´ jako samodzielne paliwo silnikowe na szerokà skal´. Jakie˝ sà wi´c mo˝liwoÊci? Na to pytanie odpowiedzieç mo˝e tylko placówka badawcza, specjalnie zagadnieniu paliw poÊwi´cona, a której jaknajrychlejsze utworzenie jest zagadnieniem pierwszorz´dnej donios∏oÊci. Z surowców posiadamy zarówno drzewo, w´giel, jak i gaz ziemny; spirytus surowy mo˝e równie˝, ze wzgl´du na specjalne warunki gospodarczo-rolnicze naszego kraju, z powodzeniem odegraç rol´ produktu wyjÊciowego. Chodzi tylko o inicjatyw´ oraz zapewnienie Êrodków, narazie choçby minimalnych, na podj´cie badaƒ. Zauwa˝my, ˝e obcià˝enie ceny 1 1 paliwa kwotà jednego grosza na ten cel da∏oby ju˝ oko∏o miljona z∏otych rocznie. Ten grosz nie musi zresztà pójÊç z kieszeni konsumenta, jest to bowiem drobiazg w porównaniu z sumà 28 groszy w postaci op∏at i podatków, z których 19 groszy idzie na cele czysto fiskalne, – nie mówiàc ju˝ o tem, ˝e takie drobne uszczuplenie podatku le˝y nietylko w interesie spo∏ecznym, ale, na dalszà met´, korzystne jest równie˝ z punktu widzenia dochodów Skarbu Paƒstwa.

Przeglàd Mechaniczny nr 1/1936

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje

EUROTOOL 2009 Kolejna edycja targów EUROTOOL odby∏a si´ w Krakowie w terminie 20 – 23 paêdziernika 2009 r.

W targach wzi´∏o udzia∏ ponad 250 wystawców z 20 krajów reprezentujàcych 600 producentów obrabiarek, narz´dzi i wyposa˝enia technologicznego. WielkoÊç ekspozycji przekroczy∏a 3500 m2. W ofercie targowej znalaz∏y si´ wyroby najbardziej poszukiwane na rynku: wysoko zautomatyzowane, wysokowydajne obrabiarki, precyzyjne narz´dzia o du˝ej trwa∏oÊci, nowoczesne urzàdzenia kontrolno-pomiarowe i nowe technologie obróbki materia∏ów. Na targach obecne by∏y firmy oferujàce doradztwo finansowe, doradztwo w zakresie certyfikacji wyrobów obrabiarkowych i narz´dzi, konsultacje techniczne oraz us∏ugi badawcze i in˝ynieryjne.

Wielu wystawców zaprezentowa∏o innowacyjne rozwiàzania i nowe produkty. Firma AMKOVO Sp. z o.o. prezentowa∏a tokark´ uniwersalnà firmy TRENS a.s., a AMP Sp. z o.o. innowacyjne technologie projektowania urzàdzeƒ do obróbki cieplnej, nowoczesne pakiety izolacji dla pieców pró˝niowych, nowoczesne urzàdzenia do obróbki cieplnej, w tym lutowania i spiekania. APX TECHNOLOGIE Sp. z o.o. pokaza∏a centrum tokarskie sterowane numerycznie japoƒskiej firmy MORI SEIKI typoszeregu NZ, zaprojektowane do wysokowydajnej produkcji masowej. Integracja w jednej obrabiarce dwóch symetrycznych wrzecion (elektrowrzeciono 22 kW, 6000 obr/min) i do trzech g∏owic (3 x 16 pozycji narz´dziowych; silnik nap´du bezpoÊredniego BMT ® 7,5 kW na narz´dziu nap´dzanym)

fot. am

wyposa˝onych opcjonalnie w oÊ Y – zakres ruchu 110 mm realizowany za pomocà ramy oktagonalnej (system ORC®) oraz praca z pr´tem o Êrednicy do 65 mm, umo˝liwia integracj´ operacji tokarsko-frezarskich fot. am i pozwala na gotowo wykonaç nawet bardzo skomplikowane elementy na jednej obrabiarce. AVIA S.A. prezentowa∏a tokark´ CNC ze skoÊnym ∏o˝em AVIATurn 30M, wyposa˝onà w sterowanie osi C, umo˝liwiajàcà zainstalowanie obrotowych narz´dzi, a tak˝e pionowe centrum obróbkowe serii VMC o wyjàtkowo sztywnej konstrukcji i najwy˝szej klasy komponentach. DOLFAMEX Sp. z o.o. oferowala frezy trzpieniowe w´glikowe „DOLFA 4-SNX” do wydajnej obróbki materia∏ów trudno obrabialnych: stali nierdzewnych, kwasoodpornych, stopów na bazie tytanu i niklu. Firma GORBREX MACHINERY TRADE Sp. z o.o. prezentowa∏a Centrum Tokarskie CNC Goodway GLS-200M z nap´dzanymi narz´dziami, osià C, konikiem programowalnym o Êrednicy toczenia 280 mm, d∏. obróbki 340 mm i maks. przelocie pr´ta 51 mm. KOVOSVIT MAS POLSKA Sp. z o.o. w tym roku równie˝ przedstawia swoje nowoÊci. Jest to nowa seria pó∏automatów tokarskich typu SP430. Modu∏owa wersja maszyny o maksymalnej Êrednicy obróbki 430 mm umo˝liwia zestawienie ca∏ego szeregu wariantów technologicznych: od tokarki z dwiema osiami sterowanymi, a˝ po centrum tokarskie z osià Y, wrzeciennikiem przeciwnym i dolnà g∏owicà narz´dziowà z nap´dzanymi narz´dziami. Firma Mexim s.c., przedstawiciel renomowanych producentów maszyn do obróbki skrawaniem i obróbki plastycznej, zaprezentowala szlifierk´ do p∏aszczyzn z poziomà osià wrzeciona produkcji bia∏oruskiej firmy Krasny Borets. Obrabiarka przeznaczona jest do obróbki p∏aszczyzn ró˝nych wyrobów metodà szlifowania, jak równie˝ przy zastosowaniu przyrzàdów do profilowania tarczy szlifierskiej i usta-

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

wiania elementów, powierzchni profilowanych, rowków, wyst´pów oraz szlifowania powierzchni czo∏owej tarczy w granicach ograniczonych os∏onà tarczy szlifierskiej.

PFN PAFANA S.A. pokaza∏a m.in. nowy wyrób – frez nasadzany czo∏owy R626.62-125. PHmet Sp. z o.o. oferowa∏a du˝à gam´ demagnetyzerów p∏ytowych, r´cznych i tunelowych. Na szczególnà uwag´ w tej grupie zas∏ugujà demagnetyzery p∏ytowe, które znajdujà szerokie zastosowanie w narz´dziowniach, warsztatach, przy liniach produkcyjnych. Umo˝liwiajà one odmagnesowanie przedmiotów takich jak ∏o˝yska, narz´dzia, formy, Êruby i t∏oczniki. RENISHAW Sp. z o.o. podczas tegorocznej wystawy zaprezentowa∏a bogaty wybór innowacyjnych rozwiàzaƒ w zakresie: systemów do ustawiania przedmiotu, narz´dzi oraz kontroli na obrabiarkach CNC; systemów diagnostycznych obrabiarek CNC; wyposa˝enia wspó∏rz´dnoÊciowych maszyn pomiarowych; trzpieni pomiarowych do sond inspekcyjnych i sond do ustawiania narz´dzi; systemów do precyzyjnego pomiaru przemieszczenia liniowego i kàtowego; systemów laserowych do oceny stanu technicznego i kalibracji obrabiarek CNC oraz maszyn wspó∏rz´dnoÊciowych. Firma ROMATEX na targach EUROTOOL 2009 pokaza∏a 5-osiowe centrum szlifierskie CNC firmy Michael Deckel. Istotne cechy maszyny to: bezpoÊrednie nap´dy wszystkich osi obrotowych, opatentowany pionowy uk∏ad narz´dzia, 6-pozycyjny automatyczny wymieniacz Êciernic i sonda pomiarowa w standardzie, nowoczesny sterownik PC. Maszyna ma zwartà budow´, zajmuje ma∏o miejsca i zapewnia ∏atwy dost´p do przestrzeni roboczej.

9

problemy • nowoÊci • informacje

fot. am

ZAK¸ADY MECHANICZNE „TARNÓW” S.A. zaprezentowa∏y dwie obrabiarki: szlifierk´ uniwersalnà RUP-280 oraz tokark´ uniwersalna LZ-400. Szlifierka uniwersalna RUP-280 o szybkoÊci skrawania 45 m/s przeznaczona jest do szlifowania powierzchni obrotowych zewn´trznych i wewn´trznych, zarówno cylindrycznych, jak i sto˝kowych, oraz p∏askich czó∏ przedmiotów okràg∏ych i ko∏nierzy. Tokarka uniwersalna LZ-400 na licencji niemieckiej firmy G.D.W. jest przeznaczona do precyzyjnego wykonywania cz´Êci Êredniej wielkoÊci w zakresie dok∏adnoÊci narz´dziowej wg DIN 8605. Ma du˝à rozpi´toÊç pr´dkoÊci obrotowej wrzeciona (dwuzakresowy bezstopniowy nap´d), szeroki zakres posuwów oraz skoków nacinanych gwintów: metrycznych, calowych, modu∏owych i Diametral Pitch.

Komisja Konkursowa pod przewodnictwem prof. dr. hab. in˝.

Józefa Gawlika oceni∏a zg∏oszone do konkursu rozwiàzania i przyzna∏a nast´pujàce nagrody: – w kategorii obrabiarki DU˚EGO SMOKA WAWELSKIEGO otrzyma∏a firma STIGAL za wypalark´ plazmowà sterowanà CNC DYNAMIC produkcji firmy STIGAL MA¸EGO SMOKA WAWELSKIEGO otrzyma∏a firma RADZIS¸AW FRANCZAK RAFELA za wycinark´ laserowà EASY CUT EC 1030D/0002 produkcji firmy Easy Laser – w kategorii narz´dzia MA¸EGO SMOKA WAWELSKIEGO otrzyma∏a firma SAINT-GOBAIN ABRASIVES Sp. z o.o. za Êciernice diamentowe NORTON MSL produkcji firmy Saint-Gobain Abrasives INC – w kategorii aparatura pomiarowo-kontrolna DU˚EGO SMOKA WAWELSKIEGO otrzyma∏a firma PRIMA POLSKA 10

Sp. z o.o. za urzàdzenie pomiarowe FLATSCOPE 2D CNC produkcji firmy Werth Messtechnik GmbH – w kategorii oprzyrzàdowanie technologiczne MA¸EGO SMOKA WAWELSKIEGO otrzyma∏a firma PHmet Sp. z o.o. za demagnetyzer tunelowy DEM-T1 produkcji firmy Walker Braillon Magnetics Targom towarzyszy∏a konferencja INTELTRANS Wydzia∏u Mechanicznego Politechniki Krakowskiej.

Ka˝dego targowego dnia odbywa-

∏y si´ te˝ seminaria tematyczne, przygotowane przez wystawców.

Instytut Mechaniki Precyzyjnej zorganizowa∏ seminarium poÊwi´cone technologiom obróbki cieplnej podwy˝szajàcym trwa∏oÊç narz´dzi, natomiast Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania przygotowa∏ seminarium poÊwi´cone mikrotechnologiom wytwarzania we wspó∏czesnym przemyÊle. Firma Walter Polska przygotowa∏a dla swoich klientów konferencj´ „Nowe narz´dzia do nowych wyzwaƒ”.

Rozszerzona oferta HANNOVER MESSE 2010 HANNOVER MESSE to przyjazna platforma spotkaƒ dla firm przemys∏owych przyciàgajàca wystawców i goÊci z ca∏ego Êwiata. W przysz∏ym roku, w ramach hanowerskich targów, które odb´dà si´ w terminie 19 – 23 kwietnia, zainaugurowane zostanà dwie nowe imprezy bran˝owe CoilTechnica oraz MobiliTec. CoilTechnica to nowa wa˝na impreza uzupe∏niajàca bogate spektrum targów odbywajàcych si´ w ramach HANNOVER MESSE. Producenci transformatorów, cewek i silników elektrycznych zaprezentujà szeroki wybór produktów i us∏ug.

Targi CoilTechnica odbywaç si´ b´dà co dwa lata. W 2010 r. zlokalizowane zostanà w bardzo ucz´szczanej hali 6, w bezpoÊredniej bliskoÊci targów automatyki przemys∏owej Industrial Automation oraz targów sektora energetycznego i dostawców dla przemys∏u Energy and Industrial Supply.

Partnerem imprezy CoilTechnica jest Sekcja Producentów Podzespo∏ów dzia∏ajàca w ramach Centralnego Zwiàzku Przemys∏u Elektrotechnicznego i Elektronicznego ZVEI (Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie).

Wystawcy targów CoilTechnica b´dà mogli skorzystaç z obecnoÊci reprezentantów ró˝nych bran˝ i nawiàzaç kontakty biznesowe. Najwa˝niejsze obszary tematyczne premierowej edycji CoilTechnica to materia∏y izolacyjne, cewki i uzwojenia cewkowe, nawijarki, wyposa˝enie produkcyjne, podzespo∏y i akcesoria elektroniczne, a tak˝e systemy do testowania, pomiaru i diagnostyki.

Uzupe∏nieniem targów CoilTechnica b´dzie kongres bran˝owy, w czasie

którego du˝y nacisk po∏o˝ony zostanie na prezentacj´ nowych trendów technologicznych oraz technologi´ wytwarzania transformatorów, cewek i silników elektrycznych.

MobiliTec to zupe∏nie nowa impreza targowa uzupe∏niajàca bogatà tematyk´ HANNOVER MESSE. Jej zakres tematyczny to g∏ównie nap´dy elektryczne i hybrydowe, mobilne systemy magazynowania energii, paliwa alternatywne oraz innowacyjne êród∏a energii. Na HANNOVER MESSE 2010 pokazane zostanie bardzo szerokie spektrum technologii w s∏u˝bie ludzkiej mobilnoÊci.

Dla tej interesujàcej tematyki wybrano ucz´szczanà i centralnie zlokalizowanà hal´ 27.

Na HANNOVER MESSE 2010 najwi´kszy w Europie pawilon wystawienniczy po raz pierwszy zarezerwowany zostanie dla firm i instytutów prezentujàcych osiàgni´cia w zakresie ogniw paliwowych i nap´dów wodorowych. Wystawa ta znajdowaç si´ b´dzie w bezpoÊrednim sàsiedztwie targów MobiliTec oraz cz´Êci targów energetyki poÊwi´conej odnawialnym êród∏om energii. W Hydrogen + Fuel Cells Pavilion swe produkty i us∏ugi zaprezentuje oko∏o 150 wystawców z 25 krajów Êwiata. B´dà wÊród nich nie tylko du˝e mi´dzynarodowe koncerny, lecz równie˝ firmy ma∏e i Êrednie, a tak˝e instytuty badawcze. Ich oferta obejmie bardzo bogaty zakres tematyczny: od uzyskiwania wodoru, poprzez ogniwa paliwowe – równie˝ przenoÊne i mobilne, ró˝ne zastosowania ogniw paliwowych oraz systemy testujàce, po transport wodoru, koncepcje sk∏adowania i ca∏à zwiàzanà z tym infrastruktur´.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje Ârodki zmniejszenia kosztów paliwa „... Du˝y koszt paliwa stanowi przeszkod´ w eksploatacji, i to nietylko materjalnà, ale i psychicznà, wià˝àc bezpoÊrednio ka˝dy kilometr drogi z powa˝nym wydatkiem. Jednak ograniczanie eksploatacji zwi´ksza obcià˝enie wydatkami sta∏emi i jest sprzeczne z duchem motoryzacji, podniecajàcym do je˝d˝enia coraz wi´cej i coraz pr´dzej. To te˝ zmniejszenie kosztu paliwa – to intensywna eksploatacja, obni˝enie kosztów sta∏ych na 1 km i tem wi´kszy spadek ca∏kowitego kosztu przejazdu kilometra. Jako dalszà konsekwencj´, pociàgnàç to musi wzrost iloÊci taboru kursujàcego, tendencj´ do ulepszenia dróg, a przez to dalszy wzrost szybkoÊci, wzmo˝enie eksploatacji i spadek wszystkich pozosta∏ych sk∏adników kosztu ca∏kowitego.

Do tego celu mo˝emy zdà˝aç dwiema drogami: 1) przez zmniejszenie oporów oraz 2) przez stosowanie taniego paliwa.

1) Zmniejszenie oporów drogowych odbywa si´ przez polepszenie zawieszenia i ogumienia. Praca w tym kierunku jest prowadzona bardzo intensywnie we wszystkich krajach, jednak zmniejszenie oporów post´puje bardzo powoli – zato du˝e rezultaty osiàga si´ przez umo˝liwienie zwi´kszania szybkoÊci i przez ochronienie samochodu od wstrzàsów. Wp∏ywa to g∏ównie na zmniejszenie kosztów amortyzacji i napraw, w mniejszym stopniu na koszta sta∏e i koszta ogumienia, najmniej na koszta paliwa.

Zmniejszenie oporów powietrza powoduje przedewszystkiem oszcz´dnoÊç na paliwie, w mniejszym stopniu na kosztach sta∏ych.

Osiàga si´ je przez zmian´ oprofilowania nadwozia oraz przez zmiany konstrukcyjne w podwoziu (obni˝enie).

Samochód z roku 1920, przy wadze 1 000 kg, napotyka∏ opór powietrza przy 50 km/h 30 kg, przy 70 km/h – 60 kg, przy 100 km/h — 120 kg (przez ekstrapolacj´).

Taki˝ samochód z roku 1930, obni˝ony i wyd∏u˝ony, ma opory

powietrza 2 razy mniejsze; taki˝ samochód o kszta∏tach op∏ywowych, o konstrukcji jeszcze ma∏o rozpowszechnionej, który za kilka lat b´dzie ogólnie budowany, ma opór powietrza jeszcze 3 — 4 razy mniejszy.

Jednak to zmniejszenie oporu powietrza jest równowa˝one przez stosowanie zwi´kszonych szybkoÊci: gdy samochód z roku 1920 jecha∏ z szybkoÊcià 50 km/godz., samochód roku 1930 równie cz´sto osiàgaç b´dzie 70 km, zaÊ przysz∏y samochód roku 1940 — 120 km/godz.

Ka˝dy z nich przy swojej szybkoÊci b´dzie spotykaç ten sam opór powietrza.

2) Gdy inne Êrodki okazujà si´ nie doÊç skuteczne, zachodzi koniecznoÊç zwrócenia si´ do taƒszego paliwa.

Rozró˝niamy nast´pujàce Êrodki obni˝enia ceny paliwa: a) Ulepszenie pracy silnika, by przez spalenie tej samej iloÊci benzyny uzyskaç wi´kszà iloÊç koniogodzin. Stosowany indywidualnie – zmniejsza nieco wydatek, stosowany ogólnie – odcià˝a nieco rynek benzynowy z popytu (dzia∏ajàc na zni˝k´ ceny), jednak w stopniu mniejszym, ni˝ wzrost iloÊci kursujàcych samochodów w d∏u˝szym okresie czasu. b) Stosowanie paliw zast´pczych do silników gaênikowych – mieszanek alkoholowych i benzolowych, benzyny krakowej, benzyny gazolinowej i in., mniej lub wi´cej rozpowszechnionych. Rola ich polega na odcià˝eniu rynku, stwarzajàc dla benzyny tendencj´ lekko zni˝kowà.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

c) Zastàpienie silników gaênikowych przez wysokopr´˝ne ma zakres, ograniczony do ci´˝kich samochodów ci´˝arowych. Jakkolwiek nowsze konstrukcje mogà byç stosowane do pojazdów coraz l˝ejszych, to jednak konkurujà one w tej kategorji z trudnoÊcià, ze wzgl´du na du˝à wag´ i cen´ silnika, oraz szybsze jego zu˝ywanie si´. Nawet najpomyÊlniejsze rozwiàzania konstrukcyjne silnika spowodujà szybsze jego zu˝ywanie si´, gdy˝ wymaga on paliwa o specjalnych w∏asnoÊciach, otrzymywanego w ograniczonej iloÊci, i wzrost liczby silników wysokopr´˝nych podniesie cen´ paliwa do granic op∏acalnoÊci zamiany rodzaju silnika. d) Silnik na paliwo sta∏e rokuje najwi´cej mo˝liwoÊci. Typem jego dzisiejszym jest silnik z generatorem gazowym, typem przysz∏oÊci b´dzie prawdopodobnie silnik na py∏ w´glowy. Równie˝ zdobywajà prawo obywatelstwa silniki, w których wytwarzanie gazu odbywa si´ w instalacji sta∏ej, np. w gazowni miejskiej, a gaz w postaci gotowej w butlach zabierany jest na samochód.

Jednak najwi´cej danych do szybkiego rozwoju i popchni´cia naprzód rozwoju motoryzacji w bliskiej przysz∏oÊci – posiada samochód ze zmontowanym na nim generatorem.

Jego zakres jest szerszy, ni˝ samochodu gaênikowego: w gór´ – do najsilniejszych ci´˝arowych, na których benzyna si´ nie op∏aca, w dó∏ – do lekkich osobowych, a nawet, jako osobliwoÊç, istniejà ju˝ motocykle z generatorami.”

K. Grosglik-Groniowski: Tanie paliwo jako droga do motoryzacji.

Przeglàd Mechaniczny nr 10/1935

11

problemy • nowoÊci • informacje BLECH Polska 2009 Druga edycja targów BLECH Polska odby∏a si´ 27 – 29 paêdziernika na terenie Centrum Targowego w Kielcach. By∏o to wa˝ne wydarzenie dla firm zajmujàcych si´ produkcjà, obróbkà i dystrybucjà blach.

60 wystawców z 12 krajów zaprezentowa∏o swojà ofert´. Tematyka targów obejmowa∏a: maszyny, linie technologiczne, narz´dzia oraz materia∏y stosowane w procesach formowania, t∏oczenia, walcowania, rozwiàzania w zakresie automatyzacji procesów produkcji, technologii gi´cia blach, ∏àczenia, technologii laserowych, systemów CAD/CAM, obróbki powierzchni, kontrol´ jakoÊci, instalacje przemys∏owe i magazynowe, ochron´ Êrodowiska i recykling.

Wi´kszoÊç wystawców BLECH Polska 2009 stanowili zagraniczni producenci i firmy us∏ugowe, g∏ównie z Niemiec i W∏och.

WÊród wystawców by∏y tak znane firmy, jak ThyssenKrupp Stahl-Service-Center (ThyssenKrupp Stal Serwis Polska) (fot. 1) oferujàca klientom nowoczesne technologie obróbki stali czy te˝ dzia∏ajàca na rynku od 1890 r. firma AMF Andreas Maier GmbH & Co.KG dostarczajàca na rynek zaciski, Êruby i zamki. Wiele firm zaprezentowa∏o innowacyjne wyroby i technologie. Oferowana przez w∏oskà firm´ IMEAS polerka ATN Polishing Machine ma zaimplementowany innowacyjny system umo˝liwiajàcy wykorzystywanie jej zarówno w liniach w pe∏ni zautomatyzowanych, jak te˝ w zak∏adach starszego typu; jest ona bardzo por´czna, a jej konstrukcja oparta zosta∏a na koncepcji modu∏owej.

Firma HEL-WITA Sp. z o.o. przedstawi∏a ofert´ pras mechanicznych, serwopras, automatów wykrawajà-

Fot. 1 (mj)

12

co-t∏oczàcych (fot. 2). Firma DAYTON PROGRESS GmbH prezentowa∏a elementy do wyt∏aczarek – specjalne zaawansowane podzespo∏y do maszyn i narz´dzi stosowanych w obróbce plastycznej, ci´ciu i wyt∏aczaniu blach. Firma DEMIS SDV-Santioli AG specjalizujàca si´ w obróbce powierzchniowej z wykorzystaniem technologii szlifowania na sucho oferowa∏a ulepszonà niedawno przez firm´ obrabiark´ wielofunkcyjnà z serii TOP-K do szlifowania i szczotkowania powierzchni z wykorzystaniem tego samego modu∏u. SzliFot. 3 (mj)

fierki szerokotaÊmowe serii TOP-SA majà zakres pracy w granicach 1500 – 2000 mm i przeznaczone sà zarówno do obróbki p∏askich arkuszy z blachy, jak zwojów blaszanych.

Firma AGTOS Polska Sp. z o.o. (fot. 3) oferowa∏a oczyszczarki strumieniowe. Zastosowana w nich innowacyjna technologia filtrowania pozwala na szybkà i bezproblemowà wymian´ wk∏adów dzi´ki ich specjalnemu sto˝kowemu kszta∏towi.

GSW Group pokaza∏a na targach urzàdzenia do odprowadzania odpadów oraz technologie szybkiej wymiany narz´dzi.

Fot. 2 (mj)

Specjalistyczne Targi Techniki i Wyposa˝enia Warsztatów

– IHM PROFI 2010 Od 3 do 7 marca 2010 r. na nowych terenach targowych w Monachium odb´dzie si´ kolejna ju˝ edycja niezwykle popularnych w Niemczech i za granicà Specjalistycznych Targów Techniki i Wyposa˝enia Warsztatów – IHM PROFI, imprezy prezentujàcej ca∏y wachlarz ró˝norodnych ofert w zakresie techniki i wyposa˝enia warsztatów. Prezentowane na tych targach innowacyjne rozwiàzania i technologie wyznaczajà kierunek rozwoju ca∏ej bran˝y.

Ich poprzednia edycja zgromadzi∏a a˝ 72 610 odwiedzajàcych.

Ekspozycja targów IHM PROFI zaprezentowana zostanie w dwóch halach (B1 i B2) o ∏àcznej powierzchni 22 000 m2. Jednym z najwa˝niejszych obszarów tematycznych b´dzie kompleksowa oferta skierowana do przemys∏u motoryzacyjnego.

Oferta nadchodzàcej edycji targów b´dzie obejmowa∏a m.in. nast´pujàce zagadnienia: cz´Êci zamienne +

elektronika i elektryka + maszyny, urzàdzenia i narz´dzia specjalistyczne + materia∏y i surowce + osprz´t samochodowy + podnoÊniki + produkty chroniàce przed korozjà + produkty lakiernicze + silniki i skrzynie biegów + smary do silników i maszyn + urzàdzenia diagnostyczne i pomiarowe + urzàdzenia s∏u˝àce do pomiaru emisji spalin + wyposa˝enie warsztatów samochodowych + wyposa˝enie myjni samochodowych + opony i felgi + wyposa˝enie stacji paliw + bezpieczeƒstwo i ochrona pracy + frezarki + magazynowanie + maszyny, urzàdzenia i narz´dzia specjalistyczne + narz´dzia i maszyny do obróbki drewna i tworzyw sztucznych + narz´dzia i maszyny do obróbki metali + narz´dzia i maszyny do obróbki szk∏a i ceramiki + odzie˝ robocza + pojazdy u˝ytkowe + szlifierki + wewnàtrzzak∏adowy transport + wiertarki + wyposa˝enie warsztatów.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

13

problemy • nowoÊci • informacje Innowacyjne rozwiàzania dla przemys∏u motoryzacyjnego Obecnie dla konstruktorów pojazdów wyzwaniem jest zaprojektowanie samochodu nowej generacji. Powinien on spe∏niaç jednoczeÊnie wiele wymagaƒ dotyczàcych efektywnoÊci, kosztów oraz ochrony Êrodowiska. Wymagania te mogà byç spe∏nione przez zastosowanie w produkcji samochodów zaawansowanych technologii i materia∏ów.

Wiele firm poszukuje rozwiàzaƒ w tym zakresie. W niemieckiej firmie

emisji spalin. Innowacyjne zawieszenie skrzyni biegów jest jednym z pierwszych lekkich elementów konstrukcyjnych stosowanych w przemyÊle samochodowym. Element wykonany z tworzywa sztucznego mo˝e byç formowany w ni˝szych temperaturach ni˝ jego odpowiednik wykonany ze stopu

na surowcach odnawialnych oraz zwi´kszaç efektywnoÊç instalacji klimatyzacyjnej.

P∏ytka CoroThread®

Fot. 1. CONTI® OIL RUNNER – pasek nap´du rozrzàdu zast´pujàcy ∏aƒcuch rozrzàdu (fot. ContiTech)

ContiTech AG opracowano olejoodporne paski rozrzàdu, które mogà byç stosowane zamiast ∏aƒcuchów nap´dów pomp olejowych lub elementów wa∏u rozrzàdu (fot. 1). Takie rozwiàzanie wp∏ywa znaczàco na zmniejszenie emisji CO 2, poniewa˝ zastosowanie pasków nap´du powoduje zmniejszenie zu˝ycia paliwa ze wzgl´du na mniejsze tarcie, a tak˝e zmniejsza ha∏as.

Innym przyk∏adem innowacji mo˝e byç rozrusznik o nap´dzie pasowym wyposa˝ony w specjalne wielorowkowe pasy klinowe (V-ribbed belts) produkcji ContiTech AG. Jego zastosowanie zmniejsza zu˝ycie paliwa w ruchu miejskim o 5 – 10%.

Lekka konstrukcja pojazdu równie˝ istotnie wp∏ywa na zmniejszenie

aluminium, co zmniejsza energoch∏onnoÊç procesu produkcji. JednoczeÊnie istnieje wi´cej mo˝liwoÊci recyklingu tego typu cz´Êci.

Kolejnym celem jest zmniejszenie emisji gazów spalinowych przez popraw´ efektywnoÊci procesu spalania. Trwajà prace nad nowà generacjà silników o du˝ej pojemnoÊci, pracujàcych przy ciÊnieniach przekraczajàcych 3 bary. Silniki takie wymagajà zastosowania specjalnych przewodów ciÊnieniowych (fot. 3). W tym celu wykorzystano nowy materia∏ b´dàcy po∏àczeniem dzianiny i gumy. Przewody i linie przewodów, produkowane przez firm´ ContiTech AG, ∏àczà wszystkie wa˝niejsze elementy i zespo∏y cz´Êci wyst´pujàce w nowoczesnych samochodach. Sà zaprojektowane tak, aby zmniejszaç emisj´ tlenków azotu, przesy∏aç w sposób bezpieczny nowe rodzaje paliw oparte

Fot. 2. Zawieszenie skrzyni biegów wykonane z tworzywa sztucznego zmniejsza wag´ pojazdu (fot. ContiTech)

14

Fot. 3. Specjalne przewody ciÊnieniowe dla nowej generacji silników wykonane sà z materia∏u b´dàcego po∏àczeniem dzianiny i gumy (fot. ContiTech)

Narz´dzia CoroThread 266 mogà byç stosowane we wszystkich ga∏´ziach przemys∏u do wykonywania gwintów wszystkich typów i we wszystkich typach materia∏ów obrabianych, przy zachowaniu wi´kszej precyzji oraz lepszej symetrii.

Asortyment obejmuje p∏ytki o zarysie pe∏nym, zarysie V i p∏ytki wielopunktowe.

Nowa p∏ytka o wielkoÊci 16 uzupe∏nia istniejàcy asortyment p∏ytek o wielkoÊciach 22 i 27, cechujàcy si´ wyjàtkowà sztywnoÊcià systemu CoroThread 266® oferujàc korzyÊci p∏ynàce z zastosowania unikatowego z∏àcza iLock™. Trójkàtna p∏ytka skrawajàca ma po jednym rowku ustalajàcym dla ka˝dego z trzech ostrzy.

Rowki nachodzà na wypuk∏à szyn´ prowadzàcà p∏ytki podporowej zamocowanej w oprawce, umo˝liwiajàc ustawienie p∏ytki we w∏aÊciwej pozycji w gnieêdzie.

Rozwiàzanie to umo˝liwia zmniejszenie si∏ skrawania i poprawia zarówno precyzj´ wykonania gwintu, jak i trwa∏oÊç narz´dzia.

Konstrukcja zapewnia równomierny rozk∏ad si∏ dzia∏ajàcych na p∏ytk´ podczas obróbki, eliminujàc powstawanie punktów spi´trzenia napr´˝eƒ, dzi´ki czemu p∏ytka i oprawka majà korzystne warunki pracy. Skutkuje to zwi´kszeniem trwa∏oÊci narz´dzi i oprawek oraz nieprzerwanà obróbkà.

Wysoki poziom stabilnoÊci CoroThread 266® jest cechà umo˝liwiajàcà wykonywanie gwintów o ró˝nych zarysach przy mniejszej liczbie przejÊç i z wi´kszà dok∏adnoÊcià. Obs∏uga narz´dzia zosta∏a znaczàco uproszczona dzi´ki dok∏adnemu pozycjonowaniu p∏ytki, co pozwala na skrócenie czasu przeznaczonego na wymian´ narz´dzi.

Do narz´dzi systemu CoroThread 266® Sandvik Coromant wprowadza przeznaczony do toczenia gwintów gatunek w´glika GC1125. Dzi´ki wyjàtkowej kompozycji zapewniajàcej wydajne gwintowanie, uwzgl´dniajàcej lepszà odpornoÊç na temperatur´ i zu˝ycie, GC1125 daje wy˝szà precyzj´ toczenia gwintów przez d∏u˝szy czas. Liczne testy wykaza∏y, ˝e gatunek ten zapewnia wymagane tolerancje gwintu przy jednoczeÊnie mniejszej liczbie przejÊç.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje

WARUNKI PRENUMERATY „Przeglàdu Mechanicznego” w 2010 r.

Prenumerat´ czasopisma mo˝na zamawiaç za poÊrednictwem nast´pujàcych instytucji: Zak∏ad Kolporta˝u Wydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o. ul. Ku WiÊle 7 00-707 Warszawa tel. (0-22) 840 30 86, tel./fax (0-22) 840 35 89 Konto: BPH S.A. Oddzia∏ w Warszawie pl. gen. Hallera 6 53 1060 0076 0000 4282 1000 0012 RUCH S.A. Oddzia∏ Warszawa oraz oddzia∏y w ca∏ym kraju Infolinia: 0-804 200 600 www.ruch.com.pl KOLPORTER S.A. ul. Strycharska 6 24-659 Kielce Infolinia: 0-800 400 500 GARMOND PRESS S.A. ul. Nakielska 3 01-106 Warszawa tel. (0-22) 836 70 59, 836 70 08 www.garmond.com.pl

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Redakcja PRZEGLÑD MECHANICZNY ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa tel. (0-22) 853 81 13 (0-22) 843 02 01 w. 255 www.przegladmechaniczny.pl Cena 1 egz. w 2010 r. – 20 z∏ Cena prenumeraty w 2010 r. (w tym VAT) wersja drukowana na noÊniku CD (pdf) kwartalnie – 60 z∏ kwartalnie – 36,60 z∏ pó∏rocznie – 120 z∏ pó∏rocznie – 73,20 z∏ rocznie – 240 z∏ rocznie – 146,40 z∏ Redakcja przyjmuje zamówienia na prenumerat´ przez ca∏y rok. Warunkiem przyj´cia i realizacji zamówienia jest otrzymanie z banku potwierdzenia wp∏aty.

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – dla osób prawnych i fizycznych – jest dwukrotnie wy˝sza.

Wp∏at na prenumerat´ mo˝na dokonaç na ogólnie dost´pnych blankietach w urz´dach pocztowych (przekazy pieni´˝ne) lub w bankach (polecenie przelewu), przekazujàc Êrodki pod adresem: Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego „Przeglàd Mechaniczny” ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa konto: BPH S.A. O/Warszawa 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850 Na blankiecie wp∏aty nale˝y podaç liczb´ egzemplarzy, okres prenumeraty oraz adres wysy∏kowy.

15

problemy • nowoÊci • informacje

16

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Badania porównawcze uk∏adu regulacji mikroprocesorowej dla uk∏adów nap´dzanych silnikami hydraulicznymi ma∏ych pr´dkoÊci obrotowych ANDRZEJ SKROCKI JAN SZLAGOWSKI

W ostatnich latach widoczny jest szybki rozwój automatyzacji maszyn roboczych. Spowodowane jest to m.in. znacznym spadkiem cen elementów elektronicznych oraz zwi´kszajàcymi si´ wymaganiami stawianymi nowoczesnym maszynom roboczym.

G∏ówne z nich to: oszcz´dnoÊç energii, wzrost wydajnoÊci i dok∏adnoÊci pracy, poprawienie komfortu i bezpieczeƒstwa pracy operatora oraz ochrona Êrodowiska przez zmniejszenie emisji zanieczyszczeƒ.

Podstawowe czynnoÊci maszyn roboczych wykonujàcych prace w cyklu automatycznym to m.in. proces dok∏adnego pozycjonowania narz´dzia lub przemieszczania przedmiotów [1].

Jednym z automatyzowanych ruchów maszyny roboczej (np. koparki) jest obrót o zadany kàt lub z zadanà pr´dkoÊcià platformy (nadwozia, na którym znajduje si´ narz´dzie robocze). Bardziej precyzyjne pozycjonowanie ∏y˝ki pozwala na szybsze wykonywanie wykopów, w sposób oszcz´dniejszy, dok∏adniejszy, a tym samym z mniejszym wp∏ywem na zanieczyszczenie Êrodowiska i zm´czenie operatora.

Zautomatyzowane maszyny specjalne mogà byç wykorzystywane jako manipulatory pracujàce w terenach niebezpiecznych lub wykonujàce czynnoÊci zagra˝ajàce cz∏owiekowi, jak np. prace na obszarze ska˝onym, usuni´cia niewybuchu itp. Innym zastosowaniem mogà byç nap´dy du˝ych anten, scen obrotowych w teatrach i wiele innych. Dla tych aplikacji precyzyjne ruchy z zachowaniem odpowiedniej precyzji ustawiania narz´dzia i szybkoÊci wykonywania ruchów sà bardzo wa˝ne.

Badane silniki wolnoobrotowe (rys. 1): t∏okowy promieniowy i orbitalny wed∏ug katalogów majà minimalne pr´dkoÊci obrotowe, odpowiednio 1 obr/min i 10 obr/min, przy pr´dkoÊci maksymalnej odpowiednio 900 obr/min i 240 obr/min, ale wymogi na rozpi´toÊç pr´dkoÊci niektórych ruchów manipulatora sà znacznie wi´ksze. Dla badanego/zak∏adanego systemu minimalna pr´dkoÊç powinna wynosiç ok. 0,02 – 0,03 obr/min, przy wymaganej rozpi´toÊci pr´dkoÊci obrotowej oko∏o 1500. Zastosowanie wielostopniowej przek∏adni mechanicznej w celu obni˝enia pr´dkoÊci obrotowej wyklucza m.in. dok∏adnoÊç pozycjonowania, jakà musi spe∏niaç nap´d mechanizmu obrotu maszyny specjalnej, lub obni˝y sprawnoÊç uk∏adu.

Aby zrealizowaç wymagania funkcjonalne stawiane nowoczesnym mechanizmom obrotu, zdecydoProf. dr hab. in˝. Jan Szlagowski jest pracownikiem Wydzia∏u SiMR PW, a mgr in˝. Andrzej Skrocki jest pracownikiem firmy Bosch Rexroth Sp. z o.o.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

wano o zastosowaniu sterowania mikroprocesorowego tych silników pracujàcych w uk∏adzie regulacji automatycznej.

Zastosowanie mikroprocesorowego systemu regulacji pr´dkoÊci i po∏o˝enia umo˝liwia uzyskanie lepszych parametrów badanych uk∏adów nap´dowych wykorzystujàcych badane silniki hydrauliczne, rozszerzajàc zakres ich stosowania.

Rys. 1. Widok stanowiska laboratoryjnego: a) widok na zaz´bienie silnika t∏okowego, b) widok na zaz´bienie silnika orbitalnego

W artykule opisano stanowisko badawcze oraz przedstawiono wyniki badaƒ porównawczych. Stanowisko badawcze nap´du hydraulicznego mechanizmu obrotu, zbudowane na bazie minikoparki, umo˝liwia wykonywanie ruchów obrotowych w pe∏17

nym zakresie kàta i pomiar po∏o˝enia z dok∏adnoÊcià 0,05°.

Zastosowano p∏yty redukcyjne umo˝liwiajàce wymian´ silników i przebadanie zachowania si´ uk∏adów dla silników hydraulicznych: t∏okowego promieniowego MR160 produkcji firmy Calzoni i orbitalnego GMSW320 produkcji firmy Rexroth w za∏o˝onym zakresie pr´dkoÊci obrotowej.

Silniki hydrauliczne 쐌 Silnik t∏okowy promieniowy MR160 Pierwszym silnikiem, który zastosowano na stanowisku laboratoryjnym, by∏ silnik wolnoobrotowy t∏okowy promieniowy MR160. Parametry tego silnika oraz silnika orbitalnego GMSW320 zosta∏y przedstawione w tabeli.

Porównanie parametrów technicznych silnika t∏okowego MR160 i orbitalnego GMSW320

Ch∏onnoÊç w∏aÊciwa, cm3 CiÊnienie nominalne, bar Moment nominalny, Nm Min. obroty, obr/min

MR160

GMSW320

159,7 250 635 1

325,7 140 540 10

Elementami wyporowymi silnika t∏okowego (rys. 2) sà cylindry i s∏upy cieczy, które przenoszà moment obrotowy na wa∏ zdawczy. Konstrukcja silnika jest bardzo oryginalna. Na krzywk´ wewn´trznà wykonanà na wale w postaci mimoÊrodu 2 wywierajà nacisk si∏y, z których powstaje moment obrotowy. Si∏ tych nie wytwarzajà t∏oki czy korbowody, lecz s∏upy cieczy znajdujàce si´ w komorze cylindra E. Tuleje 6 i 7 s∏u˝à wy∏àcznie do uszczelnienia tych s∏upów cieczy. Wskutek tego zmniejszone jest tarcie, które w typowych tego rodzaju silnikach wyst´puje mi´dzy krzywkà a dociskanymi do niej t∏okami

bàdê korbowodami, dzi´ki czemu silniki te majà bardzo du˝à sprawnoÊç. 쐌 Silnik orbitalny GMSW320 Silniki orbitalne (rys. 3) cechujà si´: prostà i zwartà konstrukcjà o ma∏ej liczbie cz´Êci i ma∏ej masie, wysokim ciÊnieniem roboczym, du˝à ch∏onnoÊcià i niskà pr´dkoÊcià obrotowà, co umo˝liwia wytwarzanie du˝ych mocy. Ponadto wyró˝niajà si´ ma∏à pulsacjà ch∏onnoÊci, wysokà sprawnoÊcià oraz cichobie˝nà pracà [2, 3]. Te cechy silników orbitalnych umo˝liwiajà spe∏nienie postawionych wymagaƒ.

Elementami wyporowymi silnika orbitalnego sà dwa ko∏a z´bate o zaz´bieniu cykloidalnym wewn´trznym 4 i zewn´trznym 6. Ko∏o o zaz´bieniu zewn´trznym ma o 1 zàb mniej w stosunku do ko∏a o zaz´bieniu wewn´trznym. Równoleg∏e zasilanie wielu komór roboczych utworzonych przez ma∏e ko∏o 6 i wspó∏pracujàce z nim ko∏o zewn´trzne 4 umo˝liwia uzyskanie du˝ych ch∏onnoÊci w∏aÊciwych, a tym samym i du˝ych wartoÊci momentów na wa∏ku wyjÊciowym 2. Du˝e ch∏onnoÊci w∏aÊciwe umo˝liwia orbitujàce (w przeciwnym kierunku ni˝ obroty wa∏u 2) ko∏o 6 [5]. Wspó∏praca kó∏ w silniku orbitalnym polega na tym, ˝e wszystkie z´by obu kó∏ pozostajà we wzajemnym kontakcie wzd∏u˝ linii z´ba.

Charakter tej wspó∏pracy sprawia, ˝e smarowanie powierzchni pozostajàcych w stycznoÊci z´bów nie jest wystarczajàce i powoduje wyst´powanie znacznych oporów tarcia, co widoczne jest szczególnie przy niskich pr´dkoÊciach obrotowych.

Konstrukcja silnika orbitalnego GMSW320, o parametrach wg tab., utrudnia stosowanie go przy niskich pr´dkoÊciach obrotowych (tzn. zdecydowanie

Rys. 2. Przekrój silnika hydraulicznego t∏okowego MR160-1. 1 – korpus, 2 – wa∏ z mimoÊrodem, 3 – g∏owica, 4 – pokrywa rozrzàdu, 5 – ∏o˝yska toczne, 6 – tuleja zewn´trzna, 7 – tuleja wewn´trzna, 8.1 – tarcza rozdzielcza, 8.2 – p∏yta rozdzielcza, 8.3 – pierÊcieƒ reakcyjny, 9 – komora; A, B – wejÊcia, C – wylot przecieków, D – kana∏ dolotowy, E – komora cylindra, F – komora przecieków

Rys. 3. Przekrój silnika orbitalnego.

1 – korpus, 2 – wa∏ zdawczy, 3 – wa∏ Cardana, 4 – ko∏o o zaz´bieniu wewn´trznym, 5 – rolka, 6 – ko∏o o zaz´bieniu zewn´trznym, 7 – wa∏ek tarczy rozdzielczej, 8 – tarcza rozdzielcza, 9 – gniazdo przy∏àczeniowe [4]

18

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Rys. 4. Model komory roboczej silnika orbitalnego

poni˝ej minimalnych obrotów gwarantowanych przez producenta). Pomimo tego zdecydowano si´ zbadaç silnik orbitalny i sprawdziç, czy uk∏ad „mikroprocesorowej” regulacji automatycznej jest w stanie odpowiednio sterowaç i poprawiç parametry jego pracy przy niskich obrotach.

Aby lepiej poznaç zachowanie si´ uk∏adu nap´dowego z silnikiem orbitalnym, nale˝a∏o go zamodelowaç i wykonaç symulacj´ komputerowà jego pracy. Mia∏o to daç odpowiedê na pytanie, czy w ogóle mo˝liwe jest wykorzystanie silnika orbitalnego zamiast (dro˝szego) silnika t∏okowego do nap´du platformy. Do tego celu wykorzystano program MATLAB Simulink [6]. ZnajomoÊç specyfiki pracy

(42 na 1 obrót silnika). Ten charakter pracy utrudnia sterowanie silnikiem przy ma∏ych pr´dkoÊciach obrotowych.

Opis stanowiska badawczego KoniecznoÊç zrealizowania sprzecznych wymagaƒ funkcjonalnych stawianych manipulatorom, w szczególnoÊci dok∏adnoÊci pozycjonowania, a jednoczeÊ-

Rys. 5. Zmiana obj´toÊci komór roboczych w silniku orbitalnym

Rys. 6. Przebieg ch∏onnoÊci silnika orbitalnego

silnika orbitalnego pozwoli∏a na zbudowanie odpowiednich algorytmów sterowania pr´dkoÊcià tego silnika. Na rys. 4 przedstawiono model komory roboczej.

Zmian´ obj´toÊci komory roboczej zamodelowano funkcjà sinus. Komory robocze na zmian´ nape∏niajà si´ i opró˝niajà w ustalonym cyklu. Podczas jednego obrotu nast´puje 7 x 6 = 42 nape∏nieƒ i tyle samo opró˝nieƒ komór roboczych. Zmiany obj´toÊci komór roboczych przedstawiono na rys. 5.

Przebieg ch∏onnoÊci silnika zosta∏ przedstawiony na rys. 6.

Widoczne sà wyraêne t´tnienia

Rys. 7. Schemat funkcjonalny stanowiska badawczego [7]

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

19

Rys. 8. Schemat hydrauliczny stanowiska badawczego: 1 – ∏o˝ysko wieƒcowe, 2 – silnik hydrauliczny wolnoobrotowy, 3 – p∏yta przy∏àczeniowa, 4 – zawór zwrotny, 5 – zawór krzy˝owy, 6 – zawór przelewowy, 7 – elektrohydrauliczny serwo, 8 – zawór przelewowy, 9 – zawór zwrotny, 10 – filtr ciÊnieniowy, 11 – ch∏odnica, 12 – filtr oddechowy, 13 – silnik nap´dowy, 14 – pompa o sta∏ym wydatku

nie uzyskania/utrzymania du˝ej niezawodnoÊci zmusi∏a do przyj´cia mo˝liwie najprostszego uk∏adu nap´du obrotu. Jest to nap´d z jednostopniowà przek∏adnià z´batà o prze∏o˝eniu i = 6,666, z∏o˝onà z ∏o˝yska wieƒcowego zaz´bionego z ko∏em z´batym osadzonym na wale silnika hydraulicznego (rys. 7).

Silnik zasilany jest z zasilacza hydraulicznego z pompà o sta∏ej wydajnoÊci przez zawór elektrohydrauliczny typu serwo z przekryciem zerowym. Ze wzgl´du na wymagania funkcjonalne nap´du zastosowano wersj´ serwozaworu z przekryciem zerowym.

Taka konstrukcja zaworu umo˝liwia jednoczeÊnie pozycjonowanie i sterowanie pr´dkoÊcià obrotowà. Zmiana pr´dkoÊci obrotowej silnika dokonywana jest przez d∏awienie przep∏ywu, a regulacja pr´dkoÊci przez zmian´ napi´cia zasilajàcego cewk´ zaworu elektrohydraulicznego.

Do pomiaru pozycji oraz pr´dkoÊci zastosowano jeden czujnik – enkoder optyczny. Enkoder wysy∏a do uk∏adu mikrokontrolera informacje o aktualnej pozycji platformy, które w odniesieniu do jednostki czasu informujà o rzeczywistej pr´dkoÊci. Zespó∏ mikrokontrolera umo˝liwia porównanie wartoÊci rzeczywistych z wartoÊcià zadanà i generuje sterujàcy sygna∏ elektryczny do serwozaworu, w celu osiàgni´cia zadanej wartoÊci pr´dkoÊci.

Ca∏y uk∏ad jest sterowany z komputera nadrz´dnego. Program umo˝liwia sterowanie oraz akwizycj´ danych (pr´dkoÊci i po∏o˝enia) dla ró˝nych nastaw: czasów próbkowania, jak równie˝ wzmocnieƒ regulatorów pr´dkoÊci i pozycjonowania [8].

Rys. 9. Widok ekranu przedstawiajàcy rejestracj´ przebiegu pr´dkoÊci obrotowej platformy i napi´cia sterujàcego – regulacja pr´dkoÊci

20

Stanowisko badawcze sk∏ada si´ z trzech podzespo∏ów: – komputera z oprogramowaniem umo˝liwiajàcym sterowanie pracà nap´du i rejestrowanie informacji o aktualnym po∏o˝eniu, pr´dkoÊci i sterowaniu uk∏adu, – pakietu sterownika odbierajàcego polecenie z komputera i regulujàcego prac´ uk∏adu nap´dowego, oraz – uk∏adu wykonawczego – mechanizmu nap´du obrotu minikoparki.

Na rys. 8 przedstawiono schemat hydrauliczny zrealizowanego uk∏adu.

Silnik elektryczny 13 nap´dza pomp´ hydraulicznà z´batà 14 o sta∏ym wydatku (12 dm3/min). T∏oczony olej jest kierowany do zaworu elektrohydraulicznego typu serwo 7. W po∏o˝eniu beznapi´ciowym przewody hydrauliczne ∏àczàce rozdzielacz z silnikiem sà zamkni´te, a pompa pracuje na przelew. Silnik hydrauliczny przez jednostopniowà przek∏adni´ z´batà nap´dza wieniec z´baty ∏o˝yska, na którym zamocowano obcià˝niki zast´pujàce bezw∏adnoÊç.

Zainstalowany w uk∏adzie blok zaworowy 5, zwany zaworem krzy˝owym, z∏o˝ony jest z dwóch zaworów przelewowych 6 oraz dwóch zaworów zwrotnych 4.

Spe∏nia on rol´ zabezpieczenia przed nag∏ym wzrostem ciÊnienia w przypadku gwa∏townego zahamowania silnika. WartoÊç ciÊnienia ograniczona jest nastawà zaworów przelewowych. Tworzàce si´ podciÊnienie w kanale ssawnym sprzyja powstawaniu kawitacji. Aby uniknàç tego zjawiska, w bloku zaworowym zainstalowane sà równie˝ zawory zwrotne, którymi w razie potrzeby jest zasysany olej ze zbiornika. Dzi´ki temu uzyskuje si´ efekt hamowania w ruchu obrotowym.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Przyk∏adowy widok ekranu komputera z przebiegami pr´dkoÊci i sterowania przedstawiono na rys. 9.

Na rys. 10 przedstawiono zdj´cie stanowiska badawczego z zasilaczem hydraulicznym.

Wyniki z badaƒ porównawczych silników hydraulicznych W pracy zamieszczono tylko wybrane najbardziej charakterystyczne przebiegi, które ukazujà cechy badanych nap´dów mechanizmu obrotu. Wykresy przedstawiajà przebiegi czasowe pr´dkoÊci obrotowej platformy i sygna∏u sterowania serwozaworem.

Na stanowisku badawczym zbierane by∏y dane w jednostkach, jakie uzyskiwane sà z enkodera, oraz jednostkach binarnego s∏owa sterowania, które jest zamieniane na napi´cie w przetworniku cyfrowo-analogowym. Jednostka kàta obrotu podawana jest w dzia∏kach DZ (1 DZ odpowiada 1/216 cz´Êci obrotu), a jednostki sterowania w dz (odpowiada napi´ciu sterowania serwozaworem wynoszàcym 2 mV, przy zakresie ± 4 V).

Na rys. 11 przedstawiono przebiegi pr´dkoÊci i sterowania platformy dla takich samych wartoÊci zadanych i parametrów regulatora przy zastosowaniu ró˝nych silników. Zadana pr´dkoÊç obrotowa platformy wynosi 200 DZ/s, tj. 0,183 obr/min (1,22 obr/min – pr´dkoÊç obr. silnika hydraulicznego). Na wykresie zaznaczono przebieg pr´dkoÊci jako n [obr/min], a przebieg sterowania jako S [V].

Rys. 10. Widok stanowiska badawczego

Na rys. 11a przedstawiono przebieg pr´dkoÊci i sterowania dla silnika orbitalnego dla zadanej pr´dkoÊci 200 DZ/s (tj. 0,183 obr/min). Uk∏ad regulacji stara si´ stabilizowaç pr´dkoÊç na za∏o˝onym poziomie. Widzimy wyraênà reakcj´ uk∏adu regulacji na odchylenia od zadanej pr´dkoÊci. Uk∏ad regulacji odczytuje co okres próbkowania (100 ms) rzeczywistà pr´dkoÊç i porównuje jà z pr´dkoÊcià zadanà. Je˝eli wyst´puje uchyb pr´dkoÊci, to w zale˝noÊci od ustawionych wzmocnieƒ poszczególnych regulatorów wp∏ywa na sygna∏ sterujàcy cewkà

Rys. 11. Wykresy przedstawiajàce przebiegi pr´dkoÊci i sterowania silników przy regulowanym napi´ciu zasilajàcym serwozawór dla okresu próbkowania 100 ms i zadanej pr´dkoÊci 200 DZ/s (0,183 obr/min) oraz wzmocnienia reg.ca∏.= 2: a) silnik orbitalny, b) silnik t∏okowy

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

21

serwozaworu. Je˝eli uk∏ad odczyta, ˝e chwilowa pr´dkoÊç rzeczywista jest wi´ksza od za∏o˝onej, wtedy odpowiednio zmniejsza sygna∏ napi´cia na cewk´ serwozaworu, d∏awiàc przep∏yw. Je˝eli rzeczywista chwilowa pr´dkoÊç jest ni˝sza od za∏o˝onej, wtedy zwi´ksza przep∏yw. B∏àd Êredniej pr´dkoÊci podczas tego przebiegu wynosi poni˝ej 0,1%. Na podstawie przeprowadzonych badaƒ widaç, ˝e stosujàc regulacj´ automatycznà, mo˝na wyraênie poprawiç prac´ silników hydraulicznych orbitalnego i t∏okowego, rozszerzajàc tym zakres ich zastosowania. Warto wi´c rozwijaç takie systemy.

Na rys. 11b przedstawiony jest przebieg stabilizowanej pr´dkoÊci silnika t∏okowego. Mo˝emy zauwa˝yç wyraêne najszybsze zmiany zmierzonych pr´dkoÊci wyst´pujàce w miejscach zmiany kierunku ruchu t∏oków silnika.

Przebieg pr´dkoÊci silnika t∏okowego jest stabilniejszy ni˝ silnika orbitalnego. Wynika to z jego cech konstrukcyjnych. Widzimy wyraênie ∏agodniejszà reakcj´ uk∏adu regulacji dla silnika t∏okowego w porównaniu z silnikiem orbitalnym. Pr´dkoÊç obrotowa silników podczas tego przebiegu wynosi 1,22 obr/min.

Odnoszàc to do danych katalogowych minimalnych obrotów, widzimy, ˝e silnik t∏okowy pracuje w zakresie obrotów gwarantowanych przez producenta. Natomiast silnik orbitalny pracuje zdecydowanie poni˝ej obrotów gwarantowanych przez producenta.

Na rys. 12 widzimy porównanie przebiegów badanych silników dla najni˝szej mo˝liwej do uzyskania pr´dkoÊci obrotowej dla silnika orbitalnego, przy której da∏o si´ skutecznie stabilizowaç pr´dkoÊç.

Na wykresie 12a przedstawiony jest przebieg silnika orbitalnego, natomiast na wykresie 12b przebieg silnika t∏okowego. Zadanà pr´dkoÊcià dla obu silników by∏a pr´dkoÊç 10 DZ/s – 0,0092 obr/min platformy, co odpowiada 0,061 obr/min pr´dkoÊci silnika, dla czasu próbkowania 100 ms. Tym samym uda∏o si´ uzyskaç zadowalajàco stabilnà pr´dkoÊç obrotów platformy dla pr´dkoÊci oko∏o 163 razy ni˝szej ni˝ podawana w katalogu pr´dkoÊç minimalna dla silnika orbitalnego oraz 16 razy ni˝szej dla silnika t∏okowego.

Widzimy, ˝e dla tych samych parametrów przebiegi sà bardzo stabilne, a uk∏ad regulacji nadal poprawnie reaguje na zmiany pr´dkoÊci. Porównujàc oba silniki, widzimy, ˝e zgodnie z przewidywaniami uk∏ad z silnikiem t∏okowym zachowuje si´ o wiele lepiej. Zarówno przebieg pr´dkoÊci, jak i sterowania jest bardzo stabilny w porównaniu z uk∏adem z silnikiem orbitalnym.

W obu przypadkach widaç, ˝e uk∏ad poprawnie pracuje i w zadowalajàcym stopniu reaguje na zmiany pr´dkoÊci i stabilizuje jà.

Kolejne wykresy zamieszczone na rys. 13 przedstawiajà porównanie przebiegów pr´dkoÊci i stero-

Rys. 12. Wykresy przedstawiajàce przebiegi pr´dkoÊci i sterowania przy regulowanym napi´ciu zasilajàcym serwozawór dla okresu próbkowania 100 ms i zadanej pr´dkoÊci 10 DZ/s (0,0092 obr/min) dla wzmocnienia reg.prop. = 2, reg.ca∏. = 4: a) silnika orbitalnego, b) silnika t∏okowego

22

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Rys. 13. Wykresy przedstawiajàce przebiegi pr´dkoÊci i sterowania przy regulowanym napi´ciu zasilajàcym serwozawór dla okresu próbkowania 100 ms i zadanej pr´dkoÊci 50 DZ/s (0,046 obr/min) dla wzmocnienia reg.ca∏. = 2: a) silnika orbitalnego, b) silnika t∏okowego

wania dla czasu próbkowania 100 ms i zadanej pr´dkoÊci 50 DZ/s – 0,046 obr/min (0,3 obr/min silnika). Podobnie jak na przedstawionych wykresach, widzimy ∏agodniejszy przebieg dla silnika t∏okowego (rys. 13b) ni˝ dla silnika orbitalnego (rys. 13a).

Niemniej jednak uk∏ad regulacji poprawnie pracuje i stabilizuje zadanà pr´dkoÊç. Na wykresie pr´dkoÊci silnika orbitalnego widzimy wyraêne szybkie zmiany pr´dkoÊci co oko∏o 4,66 s, na które poprawnie i bardzo dynamicznie reaguje uk∏ad regulacji. Te powtarzajàce si´ regularne piki odpowiadajà chwilowym maksymalnym nape∏nieniom komór mi´dzyz´bnych. Inna sytuacja ma miejsce na wykresie silnika t∏okowego.

Na jeden obrót silnika wyst´puje 10 szybkich zmian pr´dkoÊci. Wyst´pujà one w miejscach zmiany kierunku ruchu t∏oków silnika.

Wnioski Na stanowisku badawczym uzyskano bardzo dobre wyniki sterowania pr´dkoÊcià platformy w zakresie ma∏ych pr´dkoÊci dla badanego uk∏adu zarówno z silnikiem t∏okowym, jak i orbitalnym. Lepsze parametry uzyska∏, zgodnie z przewidywaniami, silnik t∏okowy promieniowy. Silnik t∏okowy promieniowy jest silnikiem dro˝szym i lepszym, natomiast silnik orbitalny jest silnikiem bardzo tanim, niezalecanym do takich aplikacji. Mimo to zachowywa∏ si´ poprawnie.

Zastosowanie mikroprocesorowego sterowania w obu przypadkach polepszy∏o parametry pracy silników, ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

rozszerzajàc tym samym zakres ich stosowania. Dobierajàc odpowiednie parametry regulatorów uda∏o si´ uzyskaç dla silnika orbitalnego (Vmin = 10 obr/min) sterowalnoÊç mechanizmem obrotu w zakresie 0,0092 obr/min (0,00096 rad/s) ÷ 6,68 obr/min (0,7 rad/s), uzyskujàc krotnoÊç prze∏o˝enia na poziomie 700..

Dobór odpowiednich parametrów regulatorów silnika t∏okowego promieniowego (Vmin = 1 obr/min), umo˝liwi∏ uzyskanie sterowalnoÊci w zakresie 0,0048 obr/min (0,0005 rad/s) ÷ 6,68 obr/min (0,7 rad/s), uzyskujàc krotnoÊç na poziomie 1400.

Przy czym górne ograniczenie pr´dkoÊci wynika∏o wy∏àcznie z wydatku zastosowanej pompy.

Uk∏ad regulacji pr´dkoÊci oraz pozycjonowania pracowa∏ poprawnie z oboma badanymi silnikami przy tych samych nastawach regulatorów. Dlatego nadaje si´ do zastosowania w podobnych aplikacjach.

Stwierdzono, ˝e nap´d obrotu z uk∏adem automatycznej regulacji spe∏nia podstawowe wymagania funkcjonalne, a wi´c mo˝e s∏u˝yç jako nap´d w maszynie specjalnej (np. roboty do usuni´cia niewybuchu, nap´dy radarów itp.), gdzie jest wymagana du˝a dok∏adnoÊç pozycjonowania obrotu i utrzymywanie p∏ynnej zmiany pr´dkoÊci obrotowej.

O wiele lepiej daje si´ sterowaç silnik t∏okowy promieniowy, który jest dro˝szy. Koszt silnika orbitalnego jest kilkukrotnie ni˝szy, ale równie˝ zachowuje si´ poprawnie. Zastosowanie tego silnika 23

znacznie obni˝a koszt ca∏ego nap´du, umo˝liwiajàc zastosowanie tego rozwiàzania równie˝ w taƒszych maszynach.

Na podstawie przeprowadzonych badaƒ stwierdzono, ˝e stosujàc regulacj´ automatycznà, mo˝na wyraênie poprawiç prac´ silników hydraulicznych orbitalnego i t∏okowego, rozszerzajàc tym zakres ich zastosowania. Warto wi´c rozwijaç takie systemy.

LITERATURA 1. Szlagowski J.: Problemy automatyzacji pracy maszyn roboczych. Wyd. MET, Warszawa 2001.

2. Balawender A.: Analiza energetyczna i metodyka badaƒ silników hydraulicznych wolnoobrotowych. Monografia.

Zeszyty Naukowe P. Gdaƒskiej, Mechanika LIV, nr 422/1988, Gdaƒsk.

3. Stryczek J.: Projektowanie wysokosprawnych pomp i silników hydraulicznych na przyk∏adzie maszyn gerotorowych i orbitalnych. Rozdzia∏ 5 pracy zbiorowej. Kierunki rozwoju nap´dów hydraulicznych i konstrukcji maszyn roboczych.

Fluid Power Net Publication, Kraków 1999.

4. Szydelski Z.: Nap´d i sterowanie hydrauliczne. WK¸, Warszawa 1999.

5. Stryczek S.: Nap´d hydrostatyczny. WNT, Warszawa 1997.

6. Mrozek B., Mrozek Z.: Matlab 6: poradnik u˝ytkownika.

Wyd. PLJ, Warszawa 2001.

7. Miros∏aw T., Szlagowski J., ˚ebrowski Z.: Control and position control of rotary drive in the working machine. Drittes Deutsch-Polnisches Seminar „Innovation und Fortschritt in der Fluidtechnik“, Zakopane 1999.

8. Miros∏aw T.: Metodyka sterowania elektrohydraulicznym nap´dem obrotu w zakresie ma∏ych pr´dkoÊci. Rozprawa doktorska. PW, Warszawa 2003.

Systemy transferu technologii w Polsce, Irlandii, Finlandii i Niemczech ANETA MASTERNAK-JANUS ANDRZEJ KOCA¡DA System transferu technologii (TT) umo˝liwia efektywny przebieg procesów transferu technologii.

Sk∏ada si´ z trzech poziomów: poziomu decydentów, poziomu wsparcia transferu technologii, poziomu wykonawców badaƒ i innowacji. WÊród krajów UE interesujàce sà systemy TT wyst´pujàce w Irlandii, Finlandii i Niemczech. Wspierajà one skutecznie mechanizmy TT, dzi´ki czemu wp∏ywajà na wzrost innowacyjnoÊci i konkurencyjnoÊci. W polskim systemie transferu technologii od lat dokonujà si´ zmiany majàce na celu dopasowanie do potrzeb gospodarki opartej na wiedzy. Korzystanie z doÊwiadczeƒ paƒstw rozwini´tych w zakresie stosowania najlepszych praktyk w budowaniu systemu transferu technologii mo˝e przyczyniç si´ do polepszenia sytuacji w tworzeniu i wdra˝aniu nowych rozwiàzaƒ do praktyki gospodarczej.

Wprowadzenie W dobie przechodzenia do gospodarek opartych na wiedzy tworzenie nowych technologii i ich transfer nabiera coraz wi´kszego znaczenia. Innowacyjne rozwiàzania zapewniajà szybki wzrost gospodarczy i dobrobyt spo∏eczeƒstwa. Mogà powodowaç przejÊcie krajów mniej rozwini´tych na wy˝szy stopieƒ „drabiny technologicznej”. Transfer technologii pozwala natomiast na uzyskanie nowych technologii przez wdra˝anie efektów prac badawczo-rozwojowych. Dlatego celem polityki naukowej i technologicznej wielu paƒstw jest wprowadzanie mechanizmów wspomagajàcych procesy transferu technologii, tak aby przebiega∏y one sprawnie i efektywnie. WÊród stosowanych dzia∏aƒ sà: zwi´kszanie Dr in˝. Aneta Masternak-Janus jest pracownikiem Politechniki Âwi´tokrzyskiej w Kielcach, a prof. dr hab. in˝.

Andrzej Kocaƒda jest pracownikiem Politechniki Warszawskiej.

24

nak∏adów na prace badawczo-rozwojowe, pobudzanie przedsi´biorczoÊci, powo∏ywanie instytucji, których misjà jest stymulowanie dzia∏aƒ innowacyjnych w przemyÊle i us∏ugach, zapewnianie dost´pu do wykwalifikowanej kadry naukowej pracujàcej przy tworzeniu wynalazków.

W dzisiejszych czasach wynalazca musi byç nie tylko naukowcem, ale równie˝ sprzedawcà w∏asnego pomys∏u. Z ka˝dym pomys∏em nale˝y si´ przebiç, a najcz´stszym problemem jest zdobycie Êrodków koniecznych do jego zrealizowania. Najbardziej rozwini´te kraje na Êwiecie pomagajà naukowcom i przedsi´biorcom w tworzeniu nowych rozwiàzaƒ i wdra˝aniu ich do komercyjnych zastosowaƒ. W tym celu niezb´dne jest istnienie sprawnego systemu transferu technologii, czyli systemu wprowadzonego w ˝ycie po to, aby umo˝liwiç efektywny przebieg procesów TT. W wi´kszoÊci krajów mo˝na wyró˝niç trzy poziomy sk∏adajàce si´ ze struktur organizacyjnych zapewniajàcych pozyskiwanie i wdra˝anie wynalazku w gospodarce: – poziom decydentów, czyli rzàd i jego cia∏a doradcze, który mo˝e w∏àczaç si´ w procesy innowacyjne i transfer technologii poprzez odpowiednià polityk´ naukowo-technologicznà, – poziom wsparcia, czyli ró˝ne oÊrodki innowacji i przedsi´biorczoÊci wspierajàce proces transferu technologii, – poziom wykonawców badaƒ i innowacji, czyli szko∏y wy˝sze, przedsi´biorstwa, jednostki B+R, indywidualni wynalazcy.

Te wypracowane struktury mogà pobudzaç lub blokowaç transfer technologii. Wa˝ne sà relacje pomi´dzy poszczególnymi poziomami, zapewniajàce stabilny przep∏yw Êrodków pieni´˝nych oraz wiedzy, informacji i technologii mi´dzy ró˝nymi podmiotami, wp∏ywajàce na efektywnoÊç tworzenia nowych rozwiàzaƒ itp. Relacje te mogà byç kreowane za pomocà polityki innowacyjnej i naukowo-technoROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

logicznej w paƒstwie. Rzàd przy u˝yciu dost´pnych Êrodków i metod tworzy Êcie˝ki komunikacyjne mi´dzy poszczególnymi ogniwami systemu, a przez to warunki i mo˝liwoÊci rozwoju innowacji i nowych technologii. Przyk∏adem takiej ingerencji sà programy naukowo-technologiczne, mi´dzy innymi o charakterze materialnym, skierowane do przedsi´biorstw i Êrodowiska naukowego. Programy zapewniajà redukowanie niepewnoÊci przy tworzeniu nowych rozwiàzaƒ i pobudzajà wspó∏prac´ ró˝nych podmiotów w ramach transferu technologii. Ingerencja rzàdu mo˝e polegaç tak˝e na okreÊlaniu obszarów nauki i techniki wa˝nych dla gospodarki, do których ma trafiaç pomoc paƒstwa i które we wszelkich dzia∏aniach majà byç traktowane priorytetowo.

OÊrodki innowacji i przedsi´biorczoÊci realizujà polityk´ naukowà i technologicznà paƒstwa. Sà to instytucje i podmioty wyspecjalizowane w pobudzaniu, rozwijaniu i komercjalizacji nowych technologii. Znajdujà si´ wÊród nich zarówno agendy rzàdowe, jak i oÊrodki poÊrednio powiàzane z decydentami. Z oÊrodkami innowacji i przedsi´biorczoÊci kontaktujà si´ twórcy nowych technologii, poszukujàc tam wsparcia swoich dzia∏aƒ zwiàzanych z transferem technologii.

WÊród krajów UE na szczególnà uwag´ zas∏ugujà systemy transferu technologii w Irlandii, Finlandii i Niemczech. Systemy te skutecznie wspierajà mechanizmy transferu technologii, przez co wp∏ywajà na wzrost innowacyjnoÊci i przewagi konkurencyjnej oraz przyczyniajà si´ do zajmowania przez wymienione paƒstwa pozycji liderów w UE pod wzgl´dem ró˝nych wskaêników naukowo-technologicznych.

Polska, dà˝àc do zmniejszenia luki technologicznej w stosunku do paƒstw rozwini´tych, od lat wprowadza zmiany w systemie transferu technologii, aby jak najlepiej przystosowaç go do potrzeb gospodarki opartej na wiedzy. Wiele z tych zmian idzie w dobrym kierunku, a poznanie irlandzkich, fiƒskich i niemieckich doÊwiadczeƒ w zakresie najlepszych rozwiàzaƒ wykorzystywanych w funkcjonujàcych tam systemach transferu technologii mo˝e przyczyniç si´ do polepszenia sytuacji w tworzeniu i wdra˝aniu nowych technologii.

w Irlandii w 2005 r. osiàgn´∏a kolosalnà sum´ 150,8 mld euro [1], a wskaênik wydatków na import technologii niematerialnej w tym roku wyniós∏ 9,71% PKB [2]. Pod wzgl´dem obu wskaêników Irlandia obj´∏a pozycj´ lidera wÊród paƒstw UE. Wszelkie dzia∏ania podejmowane w tym kraju w celu budowania systemu transferu technologii majà na uwadze utrzymanie odpowiedniego klimatu inwestycyjnego i zapewnienie bezpieczeƒstwa bezpoÊrednim inwestycjom zagranicznym. W ostatnich latach zacz´to zwracaç wi´kszà uwag´ na pozyskiwanie technologii ze êróde∏ wewn´trznych, czego wyrazem by∏o przeznaczanie coraz wi´kszych Êrodków na badania. Nak∏ady na dzia∏alnoÊç badawczo-rozwojowà jako procent PKB wzros∏y w 2006 r. o oko∏o 18% w stosunku do roku 2000 [3]. Sytuacja taka znalaz∏a odbicie w dzia∏aniach zwiàzanych z wprowadzaniem ró˝nych form wsparcia przedsi´biorców w dzia∏alnoÊci innowacyjnej i B+R przez istniejàce oÊrodki innowacji i przedsi´biorczoÊci. Wypracowany irlandzki system u∏atwiajàcy transfer technologii z zaznaczonymi g∏ównymi zale˝noÊciami pomi´dzy ogniwami systemu przedstawiono na rys. 1.

W Irlandii za prowadzenie polityki naukowej i technologicznej odpowiedzialny jest minister przemys∏u, handlu i zatrudnienia, któremu asystuje minister stanu ds. nauki, technologii i innowacji. W obr´bie Ministerstwa Przemys∏u, Handlu i Zatrudnienia dzia∏a Biuro ds. Nauki i Technologii (OST), odpowiedzialne za prowadzenie, rozwój i koordynacj´ polityki naukowej, technologicznej i innowacyjnej. Pod przewodnictwem ministra przemys∏u, handlu i zatrudnienia dzia∏a Mi´dzywydzia∏owy Komitet Nauki i Techniki, który ustalajàc priorytety wydatków rozdziela Êrodki na nauk´ pomi´dzy poszczególne ministerstwa.

Instytucjà odpowiedzialnà za promocj´ i rozwój przedsi´wzi´ç naukowych i technologicznych jest Forfas. Organ ten dzia∏a pod nadzorem Ministerstwa Przemys∏u, Handlu i Zatrudnienia i Êwiadczy us∏ugi

System transferu technologii w Irlandii Irlandia jest krajem nastawionym g∏ównie na transfer technologii w formie bezpoÊrednich inwestycji zagranicznych (BIZ) oraz import zagranicznej technologii niematerialnej w postaci patentów, licencji, know-how itp.

WartoÊç inwestycji bezpoÊrednich

Rys. 1. System transferu technologii w Irlandii

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

25

doradcze i informacyjne powiàzanym z nim instytucjom, takim jak: Enterprise Ireland, Agencja Rozwoju Przemys∏owego czy Irlandzka Fundacja Naukowa.

Czuwa w ten sposób nad realizacjà za∏o˝eƒ, strategii i programów rzàdowych w tych instytucjach. Pod zwierzchnictwem Forfas dzia∏a Irlandzka Rada ds.

Nauki, Technologii i Innowacji (ICSTI), która zapewnia porady i ekspertyzy dla rzàdu. Cz∏onkami rady jest 25 ekspertów z ró˝nych dziedzin nauki.

WÊród oÊrodków wpierajàcych transfer technologii w Irlandii wyró˝niajà si´ Agencja Rozwoju Przemys∏owego i Enterprise Ireland. Ich misjà przewodnià jest przyciàganie bezpoÊrednich inwestycji zagranicznych do Irlandii, co udaje si´ mi´dzy innymi dzi´ki dzia∏alnoÊci zagranicznych oddzia∏ów rozlokowanych na ca∏ym Êwiecie. Agencja Rozwoju Przemys∏owego zapewnia równie˝ us∏ugi doradcze i finansowe majàce na celu wsparcie dzia∏alnoÊci innowacyjnej i B+R przedsi´biorstw, równie˝ tych, które chcà ulokowaç swój biznes w Irlandii. Enterprise Ireland oferuje firmom dost´p do venture capital, a tak˝e dotacje na rozruch firmy, rozwój biznesu, dzia∏alnoÊç eksportowà, dzia∏alnoÊç B+R i innowacyjnà. Irlandzka Fundacja Naukowa oraz Urzàd ds. Szkolnictwa Wy˝szego promujà i inspirujà badania naukowe, oferujàc naukowcom i zespo∏om badawczym dotacje, granty i stypendia na dzia∏alnoÊç B+R. Ze wsparcia Irlandzkiej Fundacji Naukowej mogà korzystaç równie˝ przedsi´biorcy.

Charakterystycznymi czynnikami wp∏ywajàcymi na skutecznoÊç irlandzkiego systemu transferu technologii sà: – stabilna polityka naukowo-technologiczna zapewniajàca osiàganie ró˝norodnych celów wa˝nych dla gospodarki, – spójne i wspó∏pracujàce ze sobà otoczenie instytucjonalne posiadajàce czytelnie rozdzielone zadania w ramach okreÊlonych obszarów, – ogromny potencja∏ negocjacyjny w zakresie przyciàgania zagranicznych przedsi´biorców dla wzrostu innowacyjnoÊci i poziomu technologicznego Irlandii,

– umiej´tnoÊci w zakresie wspierania nowych przedsi´biorców w ich dzia∏alnoÊci innowacyjnej i badawczo-rozwojowej.

System transferu technologii w Finlandii Fiƒski system innowacji i transferu technologii jest jednym z najlepiej dzia∏ajàcych na Êwiecie. Jego sprawnoÊç i skutecznoÊç potwierdza fakt, ˝e Finlandia od lat zajmuje czo∏owe pozycje w Êwiatowych rankingach konkurencyjnoÊci i przoduje pod wzgl´dem ró˝nych wskaêników gospodarczych i naukowo-technicznych. Szczególnà uwag´ zwraca si´ w Finlandii na tworzenie nowoczesnych rozwiàzaƒ, które przynoszà korzyÊci gospodarce, a istotnym czynnikiem wspierajàcym to dzia∏anie jest dost´p do Êrodków finansowych na badania, rozwój i wdro˝enia. Kraj ten jest liderem wÊród paƒstw UE pod wzgl´dem nak∏adów na dzia∏alnoÊç badawczo-rozwojowà, które w 2006 r. wynosi∏y 3,45% PKB [3].

Celem oÊrodków dzia∏ajàcych w fiƒskim systemie transferu technologii jest zach´canie naukowców i przedsi´biorców do transferu technologii, a zw∏aszcza do podejmowania badaƒ w obszarach wa˝nych dla gospodarki fiƒskiej. Schemat systemu transferu technologii w Finlandii pokazano na rys. 2.

Finlandia by∏a pierwszym krajem w UE, który wprowadzi∏ zasad´ koordynowania polityki naukowej na szczeblu wy˝szym ni˝ poszczególne ministerstwa, tworzàc Fiƒskà Rad´ Nauki i Technologii pod przewodnictwem premiera. Rada posiada podkomitet ds. polityki naukowej pod przewodnictwem ministra edukacji oraz podkomitet ds. polityki technologicznej pod przewodnictwem ministra handlu i przemys∏u [4]. Jej zadaniem jest prowadzenie polityki naukowej i technologicznej w paƒstwie, mi´dzy innymi przez rozdzielanie Êrodków publicznych na nauk´ i technologi´ pomi´dzy ministerstwami. Ârodki na tworzenie i wdra˝anie nowych technologii trafiajà do przedsi´biorstw, szkó∏ wy˝szych oraz ró˝nych instytutów badawczych mi´dzy innymi przez instytucje, takie jak: Akademia Fiƒska (podleg∏a ministrowi edukacji), Narodowa Agencja ds. Technologii TEKES (podleg∏a ministrowi handlu i przemys∏u) oraz Fiƒski Fundusz na rzecz Badaƒ i Rozwoju SITRA (instytucja podleg∏a parlamentowi). Specyficznà formà wspierania komercjalizacji wyników badaƒ naukowych w dzia∏alnoÊci przemys∏owej oraz narz´dziem integrujàcym przemys∏ i nauk´ sà programy technologiczne prowadzone przez TEKES. Programy takie sà prowadzone

Rys. 2. System transferu technologii w Finlandii

26

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

wspólnie przez naukowców i przedsi´biorców w strategicznych dla gospodarki fiƒskiej obszarach.

W 2006 r. realizowane by∏y 23 programy technologiczne o Êrednim bud˝ecie 16,5 mln euro. ¸àczny bud˝et programów wyniós∏ 380 mln euro, a dofinansowanie agencji kszta∏towa∏o si´ na poziomie 190 mln euro [5]. Szko∏y wy˝sze i instytuty badawcze w Finlandii otrzymujà Êrodki pieni´˝ne na dzia∏alnoÊç B+R w postaci grantów i dotacji od Akademii Fiƒskiej. W 2007 r. kwota finansowania wynios∏a 260 mln euro [6]. Wspieraniem nowo powsta∏ych i rozwijajàcych si´ firm poprzez us∏ugi finansowe, doradcze i szkoleniowe zajmuje si´ instytucja SITRA, która w 2007 r. przeznaczy∏a na finansowanie programów w obszarach priorytetowych 5,7 mln euro, a na fundusz venture capital 15,7 mln euro [7]. Oprócz wymienionych instytucji w Finlandii dzia∏a wiele innych oÊrodków innowacji i transferu technologii, które zapewniajà wsparcie w procesie tworzenia i komercjalizacji wynalazków, jak np. Fundacja ds.

Fiƒskiej WynalazczoÊci, Fiƒskie Inwestycje Przemys∏u (FII) czy Fiƒski Fundusz Ârodowiska Pracy.

Charakterystycznymi czynnikami wp∏ywajàcymi na skutecznoÊç fiƒskiego systemu transferu technologii sà: – istnienie spójnego otoczenia instytucjonalnego posiadajàcego czytelne misje i okreÊlone obszary dzia∏ania, a jednoczeÊnie wspó∏pracujàcego ze sobà, – istnienie sieci wspó∏pracy mi´dzy instytutami badawczymi i szko∏ami wy˝szymi a przedsi´biorstwami (przedsi´biorstwa przeznaczajà Êrodki na prace badawcze tam prowadzone), – prowadzenie badaƒ przydatnych dla gospodarki i istnienie skutecznego systemu komercjalizacji nowych technologii (innowacyjne koncepcje sà zawsze wykorzystywane w przedsi´biorstwach).

System transferu technologii w Niemczech Niemiecki system wspierania innowacji i transferu technologii jest jednym z najbardziej rozbudowanych systemów w UE. Jego dzia∏ania skierowane sà na inicjowanie i wspieranie badaƒ naukowych dla zaspokajania potrzeb przemys∏u. Niemcy nale˝à do czo∏ówki paƒstw w UE w zakresie przeznaczania nak∏adów na B+R – w 2006 r. nak∏ady na B+R wynios∏y 2,51% PKB [3]. Wysokie nak∏ady na badania i istnienie du˝ej liczby instytucji tworzàcych nowe rozwiàzania znajdujà odzwierciedlenie w du˝ej liczbie wynalazków i patentów. Niemcy sà liderem w UE pod wzgl´dem liczby zg∏aszanych patentów – w 2006 r. wskaênik wynalazków zg∏oszonych w Niemieckim Urz´dzie Patentowym na 1 mln mieszkaƒców wyniós∏ 735 [8], a wskaênik wynalazków zg∏oszonych do Europejskiego Urz´du Patentowego na 1 mln mieszkaƒców osiàgnà∏ wartoÊç 302 [9, 10]. Dla porównania: w Finlandii, która równie˝ przeznacza wysokie nak∏ady na badania, w 2005 r. wskaênik wynalazków zg∏oszonych do Fiƒskiego Urz´du Patentowego na 1 mln mieszkaƒców wyniós∏ 394 [11], a w 2006 r. wskaênik wynalazków zg∏oszonych do Europejskiego Urz´du Patentowego na 1 mln mieszkaƒców – 319 [9 – 10]. Schemat systemu transferu technologii w Niemczech pokazano na rys. 3.

OdpowiedzialnoÊç za wzmacnianie postaw przedsi´biorczych i innowacyjnych, wspieranie transferu ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

wiedzy i technologii, inicjowanie badaƒ naukowych jest rozdzielona w Niemczech pomi´dzy dwa poziomy rzàdowe: federalny i rejonowy, a w szczególnoÊci pomi´dzy dwa ministerstwa: Ministerstwo Federalne ds. Kszta∏cenia i Badaƒ (BMBF) oraz Ministerstwo Federalne ds. Gospodarki i Technologii (BMWi) [12].

Organem ∏àczàcym dwa poziomy rzàdowe w zakresie tworzenia polityki naukowej jest instytucja o nazwie Wspólna Konferencja Naukowa (GWK). Jej cz∏onkami sà minister federalny ds. kszta∏cenia i badaƒ, federalny minister finansów oraz ministrowie poszczególnych landów. Instytucja ta rozdziela Êrodki na badania naukowe w ramach wprowadzanych programów mi´dzy takie oÊrodki, jak: Niemiecka Wspólnota ds. Badaƒ (DFG), Instytuty Maksa Plancka (MPG), Instytuty Fraunhofera (FhG), Stowarzyszenia Helmholtza (HGF), Instytuty Leibniza (WGL), Grupa Robocza Przemys∏owego Zwiàzku Badawczego „Otto von Guericke” AiF. Zadaniem powy˝szych oÊrodków jest uruchamianie i koordynowanie wprowadzanych przez ministerstwa programów w szko∏ach wy˝szych, instytutach badawczych i przedsi´biorstwach. Za polityk´ technologicznà w Niemczech odpowiedzialne jest Ministerstwo Federalne ds. Gospodarki i Technologii, które wykonuje swoje za∏o˝enia równie˝ w ramach uruchamianych programów, a ich realizacjà zajmujà si´ ró˝ne oÊrodki innowacji i TT. Niemiecka Wspólnota ds. Badaƒ wspiera i inicjuje badania wy∏àcznie w szko∏ach wy˝szych i instytutach badawczych. Wspieraniem dzia∏alnoÊci innowacyjnej i B+R przedsi´biorstw zajmuje si´ Grupa Robocza Przemys∏owego Zwiàzku Badawczego „Otto von Guericke” AiF. Prowadzone przez AiF programy majà przyczyniaç si´ do zwi´kszania wspó∏pracy mi´dzy naukà a przemys∏em oraz do podnoszenia poziomu innowacyjnoÊci, zw∏aszcza wÊród MSP. G∏ównym celem dzia∏alnoÊci Instytutów Maksa Plancka, Instytutów Fraunhofera, Stowarzyszeƒ Helmholtza oraz Instytutów Leibniza jest prowadzenie dzia∏alnoÊci B+R. Instytuty Maksa Plancka stanowiace grup´ 76 instytutów cz∏onkowskich zajmujà si´ g∏ównie prowadzeniem badaƒ podstawowych, zw∏aszcza z dziedziny nauk socjologicznych, humanistycznych i ogólnych oraz prowadzeniem badaƒ uzupe∏niajàcych prace wykonywane w szko∏ach wy˝szych. Instytuty Fraunhofera liczàce 57 instytutów cz∏onkowskich skupiajà swoje dzia∏ania na prowadzeniu badaƒ nowatorskich i u˝ytecznych dla przemys∏u i dla spo∏eczeƒstwa. Âwiadczà przedsi´biorcom równie˝ wiele dodatkowych us∏ug, jak np.: ocena u˝ytecznoÊci wynalazku i mo˝liwoÊci patentowych, ocena handlowego potencja∏u skutków prowadzenia badaƒ, tworzenie strategii komercjalizacji wynalazku, pomoc w wyszukiwaniu partnerów gospodarczych. Stowarzyszenia Helmholtza sk∏adajàce si´ z 16 centrów naukowych prowadzà prace badawcze w szeÊciu kluczowych obszarach naukowych: energia, ziemia i Êrodowisko, zdrowie, kluczowe technologie, struktura materii, transport i przestrzeƒ. Stowarzyszenia udzielajà szczególnego wsparcia m∏odym naukowcom, rekomendujàc ich do pracy w przemyÊle, pomagajàc w zdobyciu sta˝y, w planowaniu Êcie˝ek kariery. Instytuty Leibniza stanowiàce sieç 86 instytutów prowadzà prace badawcze w szerokim zakresie dziedzin: od ekonomii, przez socjologi´, nauki ogólne do nauk in˝ynierskich i Êrodowiskowych.

27

Rys. 3. System transferu technologii w Niemczech

Charakterystycznym czynnikiem wp∏ywajàcym na skutecznoÊç niemieckiego systemu transferu technologii jest ogromna wiedza ekspercka zgromadzona w licznych instytutach federalnych i rejonowych owocujàca tworzeniem i wdra˝aniem technologii.

Natomiast s∏aboÊcià prezentowanego systemu jest stopieƒ jego skomplikowania i rozdrobnienia wynikajàcy przede wszystkim z ustroju politycznego. Za polityk´ innowacyjnà odpowiedzialne sà tu tak naprawd´ dwa ministerstwa: BMBF i BMWi, co mo˝e ograniczaç mo˝liwoÊci stworzenia w pe∏ni zintegrowanej polityki innowacyjnej. Ponadto muszà istnieç instytucje, których zadaniem jest koordynowanie dzia∏aƒ realizowanych na szczeblu federalnym i zwiàzkowym (obecna GWK) [13].

System transferu technologii w Polsce W polskim systemie transferu technologii od lat dokonujà si´ zmiany majàce na celu dopasowanie tego systemu do potrzeb gospodarki opartej na wiedzy. W porównaniu z Irlandià, Finlandià i Niemcami Polska jest mniej rozwini´ta zarówno pod wzgl´dem gospodarczym, jak i pod wzgl´dem stosowania i tworzenia nowych technologii. Mimo coraz powszechniejszej ÊwiadomoÊci dotyczàcej koniecznoÊci zwi´kszania nak∏adów paƒstwa i prywatnych przedsi´biorców na prace B+R, nak∏ady te sà nadal bardzo niskie – w 2006 r. wynosi∏y zaledwie 0,56% PKB [3].

Znajduje to wyraz w niskiej liczbie wynalazków i patentów – w 2006 r. wskaênik wynalazków zg∏oszonych do Urz´du Patentowego na 1 mln mieszkaƒców przyjà∏ wartoÊç 57 [14], przez co by∏ a˝ 13 razy mniejszy ni˝ w Niemczech. W obliczu braku w∏as28

nych Êrodków na badania, dzia∏ania systemu transferu technologii w Polsce nakierowane sà g∏ównie na pozyskiwanie Êrodków unijnych na dzia∏alnoÊç innowacyjnà i B+R. Obecny system transferu technologii przedstawiono na rys. 4.

W ramach lepszego zarzàdzania naukà i technologià ju˝ przed 2005 r. przekszta∏cono Komitet Badaƒ Naukowych w Rad´ Nauki dzia∏ajàcà przy Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego. Rada Nauki pe∏ni rol´ organu opiniodawczo-doradczego, sporzàdzajàc oceny i projekty dzia∏aƒ dotyczàce polityki naukowej i naukowo-technicznej paƒstwa. Organami rady sà: Komitet Polityki Naukowej i Naukowo-Technicznej, Komisja Badaƒ na rzecz Rozwoju Nauki, Komisja Badaƒ na rzecz Rozwoju Gospodarki. MNiSW rozdziela Êrodki na nauk´ pomi´dzy szko∏y wy˝sze, jednostki badawczo-rozwojowe, placówki naukowe Polskiej Akademii Nauk (PAN). W 2005 r. utworzono Ministerstwo Rozwoju Regionalnego (MRR), którego zadaniem jest monitorowanie maksymalnego wykorzystania Êrodków przyznanych Polsce przez UE. Politykà gospodarczà i innowacyjnà zajmuje si´ Ministerstwo Gospodarki (MG), tworzàc np. strategie i programy dla rozwoju polskiego przemys∏u.

Dobrym kierunkiem realizowania polityki naukowej i technologicznej w Polsce jest powo∏anie w 2007 r. Narodowego Centrum Badaƒ i Rozwoju (NCBiR) nadzorowanego przez ministra nauki i szkolnictwa wy˝szego. Centrum ma realizowaç strategiczne programy badaƒ naukowych i prac rozwojowych, a w szczególnoÊci: og∏aszaç konkursy na wykonanie, oceniaç i wybieraç oferty, nadzorowaç realizacj´ i rozliczaç z wykonanego zadania. Obecnie Centrum realizuje kilka programów krajowych i mi´dzynaROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

rodowych, jak np. „Inicjatywa Technologiczna I”, którego celem jest dofinansowanie projektów badawczych, celowych oraz prac przygotowawczych do wdro˝enia, lub np. „Program Wspólny AAL” nakierowany na stymulowanie generowania innowacyjnych produktów, us∏ug i systemów bazujàcych na technologii informacyjno-komunikacyjnej (ICT).

WÊród oÊrodków innowacji i TT zdecydowanie wyró˝nia si´ PARP – rzàdowa agencja podlegajàca ministrowi gospodarki. PARP zajmuje si´ wdra˝aniem programów rozwoju gospodarki realizowanych przez ministerstwa, np. program „Innowacyjna Gospodarka” realizowany przez Ministerstwo Rozwoju Regionalnego (MRR) przy wspó∏udziale MG i MNiSW czy te˝ „Program Operacyjny Rozwój Polski Wschodniej” realizowany przez MRR. Nale˝y zaznaczyç, ˝e wprowadzane w Polsce programy sà finansowane g∏ównie ze Êrodków unijnych, przy wspó∏udziale wk∏adu w∏asnego. Pozosta∏e dzia∏ania majàce na celu wspieranie transferu technologii realizowane przez PARP to mi´dzy innymi: – Êwiadczenie us∏ug doradczych, eksperckich, szkoleniowych w zakresie innowacji i transferu technologii, – gromadzenie i udost´pnianie przedsi´biorcom wiedzy, raportów, analiz, informacji gospodarczych, – wspieranie inicjatyw rozwoju infrastruktury TT (np. opracowywanie studiów wykonalnoÊci i biznesplanów), – prowadzenie dzia∏aƒ zmierzajàcych do rozwoju i wzmacniania zwiàzków kooperacyjnych mi´dzy ró˝nymi instytucjami przedsi´biorczoÊci i innowacji poprzez np. koordynowanie dzia∏alnoÊci Krajowego Systemu Us∏ug dla Ma∏ych i Ârednich Przedsi´biorstw (KSU).

WÊród pozosta∏ych oÊrodków innowacji i transferu technologii mo˝na wyró˝niç instytucje takie jak: 쐌 Agencja Rozwoju Przemys∏u (ARP), wÊród dzia∏aƒ której mo˝na wymieniç inicjowanie tworzenia par-

ków przemys∏owych i technologicznych opartych na majàtku restrukturyzowanych przedsi´biorstw oraz pomoc w wyszukiwaniu partnerów gospodarczych, 쐌 Naczelna Organizacja Techniczna (NOT), Êwiadczàca us∏ugi w zakresie ekspertyz i opinii technicznych, prac projektowych, doradztwa technicznego, realizacji prac wdro˝eniowych, a tak˝e prowadzàca szkolenia dla kadry technicznej i mened˝erskiej i organizujàca sta˝e zagraniczne dla m∏odej kadry za granicà, 쐌 Krajowa Izba Gospodarcza (KIG), g∏ównie prowadzàca dzia∏alnoÊç szkoleniowà i doradczà w zakresie promocji i wdra˝ania innowacji w firmach, 쐌 Fundacja na rzecz Nauki Polskiej (FNP), zajmujàca si´ wspieraniem dzia∏alnoÊci naukowców i zespo∏ów badawczych poprzez system nagród i stypendiów, wspieraniem dzia∏aƒ umo˝liwiajàcych wdra˝anie osiàgni´ç naukowych do praktyki gospodarczej m.in. przez przyznawanie subwencji na wdro˝enia, 쐌 Stowarzyszenie Organizatorów OÊrodków Innowacji i Przedsi´biorczoÊci (SOOIP), które prowadzi dzia∏alnoÊç szkoleniowà i doradczà w zakresie przedsi´biorczoÊci, innowacji i transferu technologii, a tak˝e zajmuje si´ popularyzacjà wiedzy i osiàgni´ç naukowych przez organizowanie szkoleƒ i konferencji, 쐌 Polska Agencja Informacji i Inwestycji Zagranicznych, której celem jest dzia∏alnoÊç informacyjna i promowanie Polski w celu przyciàgni´cia inwestorów zagranicznych.

Wykonawcami badaƒ w Polsce sà: szko∏y wy˝sze, jednostki badawczo-rozwojowe (jbr-y), jednostki PAN oraz przedsi´biorstwa. Faktem jest, ˝e przedsi´biorstwa zajmujà si´ dzia∏alnoÊcià B+R w bardzo ograniczonym zakresie – w 2006 r. tylko 32% firm przeznacza∏o Êrodki finansowe na B+R [15]. Dla porównania w 2006 r.: w Irlandii wÊród wykonawców badaƒ przedsi´biorstwa stanowi∏y 67% [16], w Finlandii – 71% [17], a w Niemczech w 2005 r. – 69%

Rys. 4. System transferu technologii w Polsce

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

29

[18]. Poza tym nak∏ady na B+R przedsi´biorstw w Polsce sà bardzo niskie – w 2005 r. stanowi∏y zaledwie 0,18% PKB [19].

PAN jest paƒstwowà instytucjà naukowà, która dzia∏a w kierunku rozwoju i promocji nauki, a nadzór nad nià sprawuje Prezes Rady Ministrów. Placówkami naukowymi akademii sà instytuty, zak∏ady, centra, stacje badawcze i inne jednostki prowadzàce badania naukowe i prace badawczo-rozwojowe.

W swojej dzia∏alnoÊci PAN wspó∏dzia∏a ze szko∏ami wy˝szymi i ró˝nymi instytucjami naukowymi. Jednostki badawczo-rozwojowe sà placówkami paƒstwowymi, ale posiadajà równie˝ status przedsi´biorcy, tzn. prowadzàc badania naukowe, kierujà si´ tak˝e potrzebà zysku. Jbr-y w wi´kszoÊci sà podporzàdkowane organizacyjnie Ministerstwu Gospodarki. Sektor jbr w 2008 r. stanowi∏ 162 jednostki [20] o zró˝nicowanym potencjale naukowym i ekonomicznym. Badania w instytutach w oko∏o 20-30% sà finansowane z bud˝etu paƒstwa.

W zwiàzku z tym, ˝e Polska jest krajem o s∏abym potencjale technologicznym i naukowym, i co si´ z tym wià˝e – niewielkich dokonaniach w sferze naukowo-technologicznej, trudno tu mówiç o czynnikach, które wp∏ywajà na skutecznoÊç prezentowanego wy˝ej systemu TT. Natomiast jednà z jego s∏aboÊci jest izolowanie istniejàcych jednostek badawczych od zak∏adów przemys∏owych (prezentuje to pionowa kreska mi´dzy przedsi´biorstwami a jednostkami naukowymi na rys. 4). Wspó∏prac´ utrudnia brak mechanizmów proinnowacyjnych. Poza tym polskie oÊrodki innowacji i TT nie sà ze sobà ÊciÊle powiàzane, tak jak to ma miejsce w systemie fiƒskim, gdzie ró˝ne instytucje podejmujà wspólne projekty i wspó∏pracujà ze sobà. W celu zmiany istniejàcego stanu rzeczy niezb´dne sà dalsze reformy systemu transferu technologii.

Podsumowanie Przedstawione systemy transferu technologii w Irlandii, Finlandii, Niemczech i Polsce wykazujà podobieƒstwa w zakresie podzia∏u na trzy poziomy struktur organizacyjnych, czyli mo˝na tam wyodr´bniç poziom decydentów, poziom wsparcia i poziom wykonawców badaƒ. Ró˝nice wynikajà natomiast z realizowanych przez nie celów, które polegajà na wspieraniu dominujàcych mechanizmów transferu technologii.

W Irlandii dominujàcymi mechanizmami TT sà: bezpoÊrednie inwestycje zagraniczne oraz import zagranicznej technologii. Wydaje si´, ˝e dzia∏ajàcy tam system TT wspomaga te mechanizmy przez odpowiednie posuni´cia polityki rzàdowej, np. niski podatek od zysków, czy te˝ dzia∏alnoÊç krajowych instytucji pilnujàcych bezpieczeƒstwa inwestycji i wspierajàcych rodzimà dzia∏alnoÊç naukowà.

W Finlandii dominujàcym mechanizmem, za pomocà którego dokonuje si´ transfer technologii, jest przede wszystkim realizacja B+R w ramach programów badawczych. System TT w tym kraju bardzo skutecznie wspiera ten mechanizm przez polityk´ rzàdowà, w ramach której przeznacza si´ ogromne Êrodki finansowe na badania, oraz przez instytucje TT, które sprawnie rozdysponowujà te Êrodki i jednoczà Êrodowisko naukowców i przedsi´biorców.

30

G∏ównymi sposobami transferu technologii w Niemczech sà: realizacja prac B+R, a w ostatnich latach wspieranie przedsi´wzi´ç innowacyjnych w ma∏ych i Êrednich przedsi´biorstwach. Mimo pewnych niedoskona∏oÊci prezentowanego niemieckiego systemu TT (przedstawionych wy˝ej) wydaje si´, ˝e na tyle dobrze wspiera on te mechanizmy, ˝e wp∏ywa to na dobre wyniki osiàgane przez Niemcy w ró˝nych wskaênikach gospodarczych i naukowo-technicznych.

W Polsce brak jest sprawdzonych mechanizmów TT, trudno te˝ wyodr´bniç mechanizmy dominujàce.

Obecnie g∏ównym celem wypracowanego systemu transferu technologii jest zdobywanie Êrodków unijnych na rozwój gospodarczy i rozdysponowywanie tych Êrodków na ca∏y kraj w ramach wdra˝anych programów. Programy te dotyczà tak˝e wspierania innowacyjnoÊci i przedsi´biorczoÊci w firmach – w przysz∏oÊci nale˝y wi´c spodziewaç si´ pewnych rezultatów.

W systemach transferu technologii w Irlandii, Finlandii i Niemczech istniejà instytucje, które inicjujà, wspierajà i finansujà dzia∏alnoÊç naukowà w szko∏ach wy˝szych, czyli Akademia Fiƒska, Irlandzki Urzàd ds. Szkolnictwa Wy˝szego, Niemiecka Wspólnota ds. Badaƒ. Instytucje te decydujà o alokacji Êrodków finansowych w ró˝nych obszarach badawczych w ramach programów badawczych dla szkó∏ wy˝szych, inicjujà wspó∏prac´ szkó∏ wy˝szych przez kooperacj´ naukowców i tworzenie zespo∏ów badawczych pracujàcych nad nowymi technologiami, zajmujà si´ zacieÊnianiem zwiàzków mi´dzy naukà a gospodarkà. W polskim systemie transferu technologii brak jest podobnej instytucji. W sytuacji, kiedy zwiàzki mi´dzy naukowcami a przedsi´biorcami sà w Polsce bardzo s∏abe, jej istnienie by∏oby bardzo po˝àdane.

Specyficznà instytucjà wyst´pujàcà w irlandzkim systemie transferu technologii jest Agencja Rozwoju Przemys∏owego, która przyciàga do Irlandii bezpoÊrednie inwestycje zagraniczne. Wiadomo, ˝e transfer technologii w postaci bezpoÊrednich inwestycji zagranicznych mo˝e stymulowaç rozwój gospodarczy, dzi´ki temu, ˝e wià˝e si´ z przep∏ywem kapita∏u, nowoczesnych technik produkcyjnych, metod organizacyjnych i know-how. W sytuacji Polski, która nie tworzy nowoczesnych rozwiàzaƒ technologicznych we w∏asnym zapleczu B+R, BIZ mog∏yby wprowadziç takie technologie do kraju. Dlatego wydaje si´ potrzebne utworzenie specjalnej instytucji, która sprowadza∏aby inwestorów do Polski. W tym celu nale˝y zezwoliç na wi´kszà niezale˝noÊç ju˝ istniejàcej Agencji Informacji i Inwestycji Zagranicznych, tak aby mia∏a ona mo˝liwoÊç podejmowania wobec inwestorów pewnych zobowiàzaƒ w imieniu rzàdu.

Obecnie agencja prowadzi g∏ównie dzia∏alnoÊç informacyjnà.

LITERATURA 1. http://www.mg.gov.pl/ 2. http://oberon.sourceoecd.org/vl=2664213/cl=37/nw=1/ rpsv/sti2007/gh11-4.htm, „Technology balance of payments, 2005” 3. http://epp.eurostat.ec.europa.eu/, „Gross domestic expenditure on R&D (GERD)” 4. http://www.research.fi, „Research in Finland”, str. 4 5. http://www.tekes.fi/annual_review06/page22.asp, „Annual Review 2006”

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

6. http://www.aka.fi 7. http://www.sitra.fi, „Annual Report 2007”, Sitra, str. 59 8. www.dpma.de, „Jahresbericht 2006”, Deutsches Patentund Markenamt, str. 9 9. www.epo.org, „European applications filed in 2005” 10. www.epp.eurostat.ec.europa.eu, „Total population” 11. http://www.stat.fi/til/pat/index_en.html 12. http://www.bmbf.de, „Administrative Structure of Government-funded Science and Technology (R&D) in Germany” 13. http://globaleconomy.pl/content/view/2424/21/, M. Kolka, „Stan i perspektywy innowacyjnoÊci w Unii Europejskiej” 14. „Nauka i technika w 2005”, GUS, Warszawa 2006, str. 200 15. „Rocznik statystyczny województw 2007”, GUS, Warszawa 2007, str. 586

16. „Research and Development Statistics in Ireland 2006 – at a glance”, Forfas 2007, str. 12 17. http://www.research.fi/en/resources/R_D_expenditure/ R_D_expenditure_table 18. „Forschung und Innovation in Deutschland 2007”, Bundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn-Berlin 2007, str. 12 19. http://epp.eurostat.ec.europa.eu, „R&D expenditure and personnel”, Statistics in focus 23/2007, str. 2 20. http://148.81.190.219/e107/prezentacje/rafalski.htm, L. Rafalski „Jednostki badawczo-rozwojowe w 2008 r.”, prezentacja w ramach konferencji „Nowe finansowanie.

Wi´ksza dost´pnoÊç. Lepsza jakoÊç”, Warszawa, 25 stycznia 2008 r.

Badania symulacyjne i szybkie prototypowanie ruchu robota czterono˝nego o strukturze ssaka MACIEJ T. TROJNACKI

Wykaz wa˝niejszych oznaczeƒ l – d∏ugoÊç kroku, h – wysokoÊç podniesienia nogi, H – wysokoÊç podniesienia korpusu robota, l0 – przesuni´cie osi obrotu stopy wzgl´dem osi obrotu nogi w pozycji poczàtkowej, xBj, yBj – wspó∏rz´dne punktów Bj w uk∏adzie Rxyz korpusu, α, β, γ – kàty: przechylenia, pochylenia i obrotu korpusu robota wzgl´dem nieruchomego uk∏adu odniesienia OXYZ, θij – kàt przegubowy zwiàzany z obrotem i-tego cz∏onu j-tej nogi, uRC – pr´dkoÊç ustalonego ruchu post´powego korpusu robota do przodu lub ty∏u, . γC – maksymalna pr´dkoÊç kàtowa, z jakà obraca si´ korpus robota, ui.j – sygna∏ sterujàcy serwomechanizmem realizujàcym obrót i-tego cz∏onu j-tej nogi, sj – sygna∏y ze styczników zamontowanych w stopach robota.

Badania symulacyjne ruchu robotów pozwalajà w pierwszym przybli˝eniu zweryfikowaç poprawnoÊç przyj´tych metod syntezy ruchu. Wyniki takich badaƒ dla robotów czterono˝nych mo˝na odnaleêç w wi´kszoÊci prac zwiàzanych z syntezà ich ruchu, m.in. [1 – 15]. Z kolei animacja ruchu robota umo˝liwia wizualnà analiz´ poprawnoÊci realizacji ruchu, co ze wzgl´du na ograniczonà wyobraêni´ przestrzennà cz∏owieka u∏atwia wychwycenie ewentualnych b∏´dów w syntezie ruchu oraz stanowi uzupe∏nienie badaƒ symulacyjnych. Wyniki badaƒ symulacyjnych poparte animacjami ruchu mo˝na odnaleêç m.in. w pracach [10, 13, 14]. Realizacja badaƒ eksperymentalnych pozwala na ostatecznà weryfikacj´ przyj´tych rozwiàzaƒ. W szczególnoÊci badania eksperymentalne pozwalajà na wychwycenie trudnych do zamodelowania zjawisk fizycznych, np. zwiàzanych z tarciem. Takimi badaniami poparte sà np. prace Dr Maciej T. Trojnacki jest pracownikiem Przemys∏owego Instytutu Automatyki i Pomiarów w Warszawie.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

[3, 6, 7, 10 – 13, 16, 17, 19]. W niektórych pracach, jak [11, 16, 18, 19] autorzy pomijajà etap badaƒ symulacyjnych, realizujàc od razu badania eksperymentalne. Najbardziej kompleksowym podejÊciem w syntezie ruchu robotów czterono˝nych jest realizacja zarówno badaƒ symulacyjnych popartych animacjami ruchu, jak i badaƒ eksperymentalnych.

Badania symulacyjne dostarczajà wprawdzie mniej wiarygodne wyniki w porównaniu z badaniami eksperymentalnymi, jednak˝e umo˝liwiajà analiz´ wi´kszej liczby parametrów, minimalizujàc koszty w przypadku koniecznoÊci modyfikacji algorytmu ruchu robota. Omawiane kompleksowe podejÊcie do syntezy ruchu robotów czterono˝nych mo˝na znaleêç np. w pracach [12, 17]. ¸agodne przejÊcie pomi´dzy realizacjà badaƒ symulacyjnych i eksperymentalnych mo˝na uzyskaç, stosujàc metod´ szybkiego prototypowania zaprojektowanych algorytmów ruchu. Idea takiej metody polega na tym, ˝e badania symulacyjne i eksperymentalne realizuje si´ w podobnym Êrodowisku, a zamiast docelowego kontrolera robota wykorzystuje si´ do realizacji badaƒ eksperymentalnych karty kontrolno-pomiarowe.

Publikacja stanowi kontynuacj´ artyku∏u pt.: „Synteza ruchu robota czterono˝nego o strukturze ssaka” [20]. W pracy [20] dokonano przeglàdu metod syntezy ruchu robotów kroczàcych ze szczególnym uwzgl´dnieniem robotów czterono˝nych oraz przedstawiono metod´ syntezy ruchu robota czterono˝nego o strukturze ssaka. Omówiono w niej struktur´ kinematycznà robota i pokazano jego model konstrukcji. Opisano sposób syntezy elementarnych ruchów robota, takich jak ruch pod∏u˝ny i ruch obrotowy. Podano rozwiàzanie zadania odwrotnego kinematyki dla nóg robota, umo˝liwiajàce wyznaczenie kàtów przegubowych. Syntez´ ruchu robota zrealizowano z uwzgl´dnieniem po∏o˝enia jego Êrodka masy i punktu zerowego momentu.

W niniejszej pracy zamieszczono wyniki badaƒ symulacyjnych ruchu robota w pakiecie Matlab/ Simulink, bazujàc na wczeÊniej opracowanej metodzie ruchu [20], oraz omówiono sposób realizacji anima31

cji jego ruchu z zastosowaniem przybornika Virtual Reality. Opisano Êrodowisko badaƒ eksperymentalnych oraz zamieszczono wyniki szybkiego prototypowania ruchu robota z zastosowaniem przybornika Real Time Windows Target pakietu Matlab i karty kontrolno-pomiarowej Advantech PCI 1710.

Wykonane badania eksperymentalne zweryfikowa∏y poprawnoÊç proponowanych metod syntezy ruchu robota.

Badania symulacyjne 쐌 Ârodowisko badaƒ symulacyjnych W badaniach symulacyjnych ruch robota zadawany by∏ przy u˝yciu d˝ojstika, z wykorzystaniem aktualnego stanu 4 osi analogowych i 12 przycisków.

Dla wszystkich zadawanych za pomocà osi analogowych d˝ojstika sygna∏ów wprowadzono stref´ nieczu∏oÊci w celu wyeliminowania przypadkowego wychylenia d˝ojstika i jego skr´cenia. Sygna∏y te by∏y tak˝e filtrowane za pomocà filtru inercyjnego pierwszego rz´du w celu wyeliminowana zbyt szybkich i przypadkowych zmian tych sygna∏ów. Wychylenie pod∏u˝ne dêwigni d˝ojstika lU powodowa∏o ruch pod∏u˝ny korpusu robota, boczne lV – ruch boczny, skr´cenie lR – ruch obrotowy, natomiast równoczesne wychylenie pod∏u˝ne i skr´cenie dêwigni d˝ojstika – zakr´canie.

Ustawienie przepustnicy lP determinuje pr´dkoÊç ruchu ustalonego robota:

pRC = (–lP + 100)/5000, m/s

(1)

Pr´dkoÊci decydujàce o ruchu robota sà okreÊlane w funkcji tej pr´dkoÊci. Mianowicie, pr´dkoÊç ustalonego ruchu pod∏u˝nego uRC jest okreÊlana z zale˝noÊci:

uRC = pRC sgn(–lU), m/s

(2)

maksymalna pr´dkoÊç kàtowa obrotu w∏asnego . korpusu robota γC jako: . γC = 250 sgn(–lR)pRC π/180, rad/s (3) a maksymalna pr´dkoÊç ruchu bocznego vRC z równania:

vRC = pRC sgn(–lV), m/s

(4)

Promieƒ zakr´tu robota jest okreÊlany na podstawie wielkoÊci skr´cenia dêwigni d˝ojstika lR z zale˝noÊci:

R = lR /50 + 2,5 sgn(–lR), m

(5)

G∏ówna p´tla programu realizowana by∏a co dt = 0,02 s, czyli co przyj´ty krok dyskretyzacji. Taka wartoÊç kroku dyskretyzacji wynika z faktu, ˝e tyle samo wynosi okres PWM sterowania standardowymi serwomechanizmami.

Wszystkie przyciski d˝ojstika by∏y sprawdzane w p´tli g∏ównej co a · dt. W p´tli tej, w zale˝noÊci od stanu przycisków, sterowane wielkoÊci by∏y zwi´kszane lub zmniejszane o zadane wartoÊci jednostkowe. WielkoÊci, które mog∏y byç zmieniane za pomocà przycisków, to: H, l, h i r, gdzie: H – wysokoÊç podniesienia korpusu robota, l – d∏ugoÊç kroku – domyÊlnie l = lmax = 0,06 m, h – wysokoÊç kroku 32

– domyÊlnie h = 0,03 m, r – po∏owa rozstawu stóp robota – domyÊlnie r = d / 2 = 0,05 m.

Oprogramowanie generujàce ruch robota zosta∏o pomyÊlane w taki sposób, aby by∏o mo˝liwe zarówno wykorzystanie go w badaniach symulacyjnych z zastosowaniem pakietu Matlab/Simulink, jak i na rzeczywistym sterowniku robota. Ca∏oÊç oprogramowania zosta∏a napisana w j´zyku C. Na tej podstawie zosta∏a stworzona s-funkcja programu Matlab, która spe∏nia∏a funkcj´ wirtualnego sterownika robota. Zadaniem oprogramowania by∏o ostatecznie wyznaczanie wartoÊci PWM do sterowania serwomechanizmami na podstawie sygna∏ów pochodzàcych z d˝ojstika. WielkoÊci sterowaƒ serwomechanizmów by∏y wykorzystywane w badaniach eksperymentalnych robota metodà szybkiego prototypowania, tj. bez u˝ycia sterownika robota, a jedynie z zastosowaniem sterownika serwomechanizmów i karty kontrolno-pomiarowej dzia∏ajàcej pod kontrolà pakietu Matlab/Simulink.

Schemat dzia∏ania oprogramowania w wersji symulacyjnej by∏ nast´pujàcy: 1. Odczyt sygna∏ów sterujàcych ruchem robota z d˝ojstika, 2. Wybór rodzaju i etapu ruchu na podstawie dotychczasowego ruchu i sygna∏ów pochodzàcych z d˝ojstika, 3. Obliczenie pr´dkoÊci zwiàzanych z wybranym ruchem, 4. Synteza ruchu punktów R i Bj [20] (dla ruchu obrotowego i zakr´cania dodatkowo obrót γ) w uk∏adzie nieruchomym OXYZ, 5. Transformacja wspó∏rz´dnych punktów Bj do uk∏adu Rxyz zwiàzanego z korpusem robota, 6. Rozwiàzanie zadania odwrotnego kinematyki – okreÊlenie kàtów θi,j, 7. Obliczenie pr´dkoÊci . .. i przyspieszeƒ kàtowych w przegubach robota (θi,j, θi,j), 8. OkreÊlenie wspó∏rz´dnych Êrodka masy robota xCG, yCG, zCG w uk∏adzie zwiàzanym z korpusem robota, 9. Wyznaczenie sk∏adowych si∏ dzia∏ajàcych na Êrodek masy robota Gx, Gy, Gz w uk∏adzie zwiàzanym z korpusem robota, 10. OkreÊlenie teoretycznego po∏o˝enia punktu zerowego momentu – xZMP, yZMP, zZMP w uk∏adzie zwiàzanym z korpusem robota, 11. Wyznaczenie sterowaƒ serwomechanizmów ui.j, 12. Wizualizacja wyników i animacja ruchu robota.

W niniejszej pracy prezentowane sà wyniki badaƒ symulacyjnych dla ruchu robota do przodu i jego obrotu w lewo. 쐌 Animacja ruchu robota Równolegle z symulacjami ruchu robota realizowana by∏a animacja jego ruchu wykonana z zastosowaniem przybornika Virtual Reality pakietu Matlab/Simulink. Przybornik ten pozwala tworzyç realistycznie trójwymiarowe animacje. Umo˝liwia zadawanie ruchu uk∏adu podczas symulacji. Dzi´ki temu podczas symulacji mo˝na w bardzo szybki i wygodny sposób zrozumieç dzia∏anie projektowanego uk∏adu oraz przetestowaç go w czasie rzeczywistym poprzez zastosowanie dodatkowo przybornika Real Time Windows Target. Za pomocà bloku VR Sink (rys. 1a) definiuje si´ m.in., jakie elementy robota b´dà nap´dzane. Mo˝liwe jest zadawanie zarówno przesuni´ç, jak i obrotów. W trakcie animacji, ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

która odbywa si´ w osobnym oknie (rys. 1b) mo˝na manipulowaç animowanà scenà, w tym prze∏àczaç si´ na zdefiniowane widoki z ró˝nych kamer. Przy u˝yciu przybornika VR animowane sà zarówno proste modele fizyczne, jak i z∏o˝one, które mogà byç zaprojektowane w takich programach, jak 3DStudio Max czy AutoCAD. Istnieje tak˝e mo˝liwoÊç pod∏àczenia i obs∏ugi d˝ojstika lub myszki. 쐌 Wyniki badaƒ symulacyjnych W badaniach symulacyjnych rozpatrzono elementarne ruchy robota takie, jak ruch pod∏u˝ny i ruch obrotowy. Wyniki tych badaƒ opisano na przyk∏adzie dwóch poni˝szych symulacji.

Symulacja 1 Pierwszà prezentowanà symulacj´ zrealizowano dla ruchu pod∏u˝nego do przodu. Symulacj´ prze-

prowadzono dla danych: pRC = 0,03 m/s (pr´dkoÊç ruchu ustalonego), l = 0,06 m (d∏ugoÊç kroku), h = 0,03 m (wysokoÊç kroku), l0 = 0,02 m (przesuni´cie osi obrotu stopy wzgl´dem osi obrotu nogi w pozycji poczàtkowej [19]) i H = 0,22 m (wysokoÊç podniesienia korpusu robota).

Robot rozpoczà∏ ruch, rozp´dzajàc si´ do pr´dkoÊci pRC, wykonujàc przy tym przemieszczenia nóg 1 i 4 o po∏ow´ nominalnej d∏ugoÊci kroku. Póêniej korpus porusza∏ si´ ruchem jednostajnym, a nogi 2 i 3, a nast´pnie 1 i 4 przemieÊci∏y si´ o zadanà d∏ugoÊç kroku. Wreszcie nastàpi∏o hamowanie korpusu robota i przemieszczenie nóg 2 i 3 o po∏ow´ nominalnej d∏ugoÊci kroku. Na rys. 2a zamieszczono przebiegi czasowe parametrów ruchu punktu R korpusu robota wyra˝one w nieruchomym uk∏adzie wspó∏rz´dnych OXYZ, a na rys. 2b tory ruchu punktów B1

Rys. 1. Okno parametrów bloku VR Sink przybornika Virtual Reality (a) oraz okno animacji ruchu robota (b)

Rys. 2. Przebiegi czasowe parametrów ruchu punktu R korpusu robota (tylko sk∏adowe X) (a) oraz tory ruchu punktów B1 i B2 nóg robota w uk∏adzie Rxyz w trakcie ruchu do przodu

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

33

i B2 stóp robota w uk∏adzie Rxyz zwiàzanym z jego korpusem, z zaznaczeniem w nawiasach kolejnoÊci przenoszenia nóg oraz charakterystycznych chwil czasu t0 – t4. Dla punktu B3 kszta∏t toru ruchu jest podobny do B2, a dla B4 do B1, co wynika z przyj´tej sekwencji przestawieƒ nóg. Wszystkie wartoÊci pokazano w uk∏adzie Rxyz zwiàzanym z robotem.

Charakterystyczne chwile czasu wynoszà odpowiednio: t0 = 0,5 s, t1 = 1,5 s, t2 = 2,5 s, t3 = 3,5 s, t4 = 4,5 s.

Na rys. 3 pokazano zmian´ w czasie kàtów przegubowych robota (z zaznaczeniem cienkimi czerwonymi liniami ich dopuszczalnych zakresów wynikajàcych z ograniczeƒ konstrukcyjnych i z zastosowanych serwomechanizmów). Na rys. 4 z kolei zilustrowano zmian´ w czasie pr´dkoÊci kàtowych w tych samych przegubach (z zaznaczeniem cienkimi czerwonymi liniami maksymalnych wartoÊci podanych przez producenta dla napi´cia zasilajàcego 6 [V]).

Rys. 3. Kàty przegubowe robota z zaznaczeniem ich dopuszczalnych zakresów

Na rys. 5 natomiast pokazano przebiegi czasowe wspó∏rz´dnych Êrodka masy robota (a) i punktu ZMP (b) w uk∏adzie zwiàzanym z korpusem robota.

Wspó∏rz´dne Êrodka masy robota (rys. 5a) zmieniajà si´ g∏ównie wzd∏u˝ osi z, co jest zwiàzane z cyklicznym podnoszeniem i opuszczaniem nóg. Wspó∏rz´dne x zmieniajà si´ równie˝ cyklicznie, lecz w mniejszym stopniu, a wspó∏rz´dne y nie ulegajà zmianie.

Z rys. 5b wynika, ˝e tylko wspó∏rz´dna x punktu ZMP zmienia si´ w trakcie ruchu robota do przodu. Na wykresie mo˝na zaobserwowaç asymetri´ przebiegu, która jest zwiàzana z niezerowà wartoÊcià wspó∏rz´dnej x0 Êrodka masy korpusu1).

Symulacja 2 Kolejnà symulacj´ przeprowadzono dla przypadku ruchu obrotowego robota w lewo i nast´pujàcych . parametrów: γC = 7,5 °/s (maksymalna pr´dkoÊç kàtowa obrotu korpusu), h = 0,03 m (wysokoÊç kroku), l0 = 0,02 m (przesuni´cie osi obrotu stopy wzgl´dem osi obrotu nogi w pozycji poczàtkowej [20]) i H = 0,22 m (wysokoÊç podniesienia korpusu).

Obrót korpusu robota nast´powa∏ w czterech cyklach. W pierwszym cyklu nogi 1 i 4 (przenoszone) wykonywa∏y obrót w lewo, a 2 i 3 (podparte) w prawo przy równoczeÊnie obracajàcym si´ w lewo korpusie robota. W ten sposób korpus robota obróci∏ si´ w lewo o 5°. W drugim cyklu nogi 2 i 3 wykonywa∏y obrót w lewo, a 1 i 4 w prawo, w efekcie czego korpus obróci∏ si´ o kolejne 5°, a nogi powróci∏y do pozycji wyjÊciowej wzgl´dem korpusu. Podobna sytuacja mia∏a miejsce w pozosta∏ych dwóch cyklach ruchu.

W trakcie ka˝dego z cykli pr´dkoÊç kàtowa obrotu . w∏asnego korpusu zmienia∏a si´ od zera do γC, . a nast´pnie od γC do zera, czyli korpus raz by∏ rozp´dzany w ruchu obrotowym, a raz hamowany.

Na rys. 6a pokazano przebiegi czasowe parametrów kàtowych ruchu korpusu robota wynikajàce z jego obrotu wokó∏ osi z. W trakcie obracania korpusu robota, Êrodek masy robota (rys. 6b) przemieszcza∏ si´ cyklicznie tylko wzd∏u˝ osi z. Wspó∏rz´dne punktu ZMP praktycznie nie ulega∏y zmianie w trakcie obrotu korpusu robota (co by∏o spowodowane symetrycznym ruchem nóg wzgl´dem Êrodka geometrycznego korpusu), dlatego nie zosta∏y one zamieszczone. Na rys. 7 i 8 zaprezentowano przebiegi czasowe kàtów i pr´dkoÊci kàtowych w przegubach robota z zaznaczonymi cienkimi liniami ogranicze1)

Rys. 4. Pr´dkoÊci kàtowe w przegubach robota z zaznaczeniem maksymalnych wartoÊci podanych przez producenta dla napi´cia zasilajàcego 6 [V]

Film prezentujàcy animacj´ ruchu robota do przodu zamieszczony jest pod adresem: http://pl.youtube.com/ watch?v=u_UXwaNuwmo. ˚ó∏ty punkt na animacji symbolizuje Êrodek masy robota.

Rys. 5. Wspó∏rz´dne Êrodka masy robota (a) i punktu ZMP (b) w uk∏adzie zwiàzanym z korpusem robota

34

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Rys. 6. Przebiegi czasowe: parametrów kàtowych ruchu korpusu robota (obrót wokó∏ osi z) (a) i wspó∏rz´dnych Êrodka masy robota w uk∏adzie zwiàzanym z korpusem robota Rxyz (b)

niami wynikajàcymi m.in. z zastosowanych serwonap´dów – analogicznie jak w poprzedniej symulacji2).

Badania eksperymentalne 쐌 Ârodowisko szybkiego prototypowania W przypadku badaƒ eksperymentalnych wykorzystano wczeÊniej wyznaczone wartoÊci sterowaƒ serwomechanizmów, które zapami´tano w sterowniku serwomechanizmów umieszczonym na robocie. W trakcie ruchu robota rejestrowano wielkoÊci dost´pne pomiarowo za pomocà karty kontrolno-pomiarowej Advantech PCI 1710 i przybornika Real Time Windows Target pakietu Matlab/Simulink.

Przybornik Real Time Windows Target umo˝liwia realizacj´ algorytmu sterowania w czasie rzeczywistym z zastosowaniem pakietu Matlab/Simulink w Êrodowisku Windows. Wymaga on dodatkowo zainstalowania kompilatora, np. j´zyka C. Przed rozpocz´ciem pracy z przybornikiem nale˝y go odpowiednio skonfigurowaç, tj.: wybraç odpowiedni kompilator oraz zainstalowaç jàdro (kernel). Przybornik Real Time Windows Target umo˝liwia wykorzystanie w schemacie blokowym Simulinka bloków reprezentujàcych dost´pne wejÊcia i wyjÊcia.

Dzi´ki temu mo˝na w uk∏adzie sterowania wykorzystaç takie elementy, jak: d˝ojstik, porty LPT oraz dost´pne wejÊcia/wyjÊcia kart kontrolno-pomiarowych.

Przybornik ten zosta∏ u˝yty do szybkiego prototypowania ruchu robota czterono˝nego. W trakcie badaƒ eksperymentalnych wykorzystano bloki Analog Input oraz Digital Input, które pozwoli∏y na odczyt odpowiednich sygna∏ów wysy∏anych z robota.

Niezb´dnà czynnoÊcià przed przystàpieniem do badaƒ eksperymentalnych by∏o wyznaczenie zwiàzku pomi´dzy sterowaniem PWM serwomechanizmów a kàtami przegubowymi robota oraz zale˝noÊci pomi´dzy tymi kàtami a napi´ciami mierzonymi na 2)

Film prezentujàcy animacj´ obracania si´ robota w lewo zamieszczony jest pod adresem: http://pl.youtube.com/ watch?v=kbXUJv7z87U, a pod adresem: http://pl.youtube. com/watch?v=yN4iuFuSbzQ mo˝na znaleêç film prezentujàcy animacj´ zró˝nicowanego ruchu robota, sk∏adajàcego si´ z kilku elementarnych ruchów – m.in. z ruchu pod∏u˝nego do przodu i obrotu w lewo.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Rys. 7. Kàty przegubowe robota z zaznaczeniem ich dopuszczalnych zakresów

Rys. 8. Pr´dkoÊci kàtowe w przegubach robota z zaznaczeniem maksymalnych wartoÊci podanych przez producenta dla napi´cia zasilajàcego 6 [V]

35

Rys. 9. Kalibracja serwomechanizmów i potencjometrów w przegubach robota (a), sterownik serwomechanizmów (b) i uk∏ad do pomiaru pràdu pobieranego przez serwomechanizmy (c)

Rys. 10. Schemat Êrodowiska szybkiego prototypowania dla robota

potencjometrach w przegubach robota. W trakcie kalibracji (rys. 9a) okaza∏o si´, ˝e charakterystyki te zale˝à od obcià˝enia nogi, tj. od tego, czy noga jest w fazie podparcia czy przenoszenia.

Do sterowania ruchem serwomechanizmów zastosowano prototypowy sterownik serwomechanizmów (rys. 9b), który zosta∏ po∏àczony przewodem z komputerem PC i generowa∏ sterowania PWM serwomechanizmami w zale˝noÊci od odbieranych danych. Zawiera∏ on tak˝e funkcj´ zapami´tywania przes∏anych danych, którà wykorzystano w badaniach eksperymentalnych robota. Dodatkowo robot zosta∏ wyposa˝ony w uk∏ad do pomiaru pràdu pobieranego przez poszczególne serwomechanizmy (rys. 9c).

Ostatecznie dla czterono˝nego robota kroczàcego zosta∏o przygotowane Êrodowisko szybkiego prototypowania, którego schemat pokazano na rys. 10.

Do rejestrowania wyników badaƒ eksperymentalnych zosta∏a u˝yta karta kontrolno-pomiarowa Advantech PCI 1710. Karta ta posiada m.in. 16 po-

jedynczych lub 8 ró˝nicowych wejÊç analogowych, 2 wyjÊcia analogowe (dok∏adnoÊç 12 bit) oraz 16 wejÊç i 16 wyjÊç cyfrowych. W badaniach eksperymentalnych u˝yto 16 wejÊç analogowych i 4 wejÊcia cyfrowe. Badania zosta∏y przeprowadzone dla dwóch wariantów, tj. dla pomiaru 8 sygna∏ów z potencjometrów i 8 sygna∏ów zu˝ycia pràdu przez nap´dy, oraz dla rejestracji 12 sygna∏ów zu˝ycia pràdu przez serwomechanizmy. W obu przypadkach rejestrowano tak˝e sygna∏y ze styczników zamontowanych w stopach robota. 쐌 Wyniki badaƒ eksperymentalnych Badania eksperymentalne wykonano najpierw dla elementarnych ruchów robota, a nast´pnie dla zró˝nicowanego ruchu robota zawierajàcego kilka elementarnych ruchów.

W ramach niniejszej pracy zamieszczono wyniki badaƒ eksperymentalnych dla przypadku ruchu robota do przodu i obrotu w lewo, a nast´pnie porównano je z wynikami badaƒ symulacyjnych w celu ich weryfikacji.

Eksperyment 1 – Ruch pod∏u˝ny do przodu W pierwszym eksperymencie robot porusza∏ si´ do przodu, przemieszczajàc si´ po wyk∏adzinie3).

Ruch robota sk∏ada∏ si´ z 3 etapów, tj.: rozp´dzania, ruchu ustalonego oraz hamowania. W trakcie rozp´dzania i hamowania nogi robota wykonywa∏y przemieszczania o po∏ow´ nominalnej d∏ugoÊci kroku.

W ruchu ustalonym korpus robota przemieszcza∏ si´ analogicznie jak w symulacji 1, tj. z pr´dkoÊcià 0,03 m/s. W trakcie ruchu robota wysokoÊç pod-

Rys. 11. Zmiana kàtów przegubowych robota w trakcie ruchu do przodu obliczona na podstawie pomiaru napi´ç na potencjometrach i znanej charakterystyki (kàt – napi´cie)

36

3)

Film prezentujàcy ruch robota do przodu po wyk∏adzinie zamieszczony jest pod adresem: http://pl.youtube.com/ watch?v=QNROENAMnQY.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

niesienia korpusu wynosi∏a 0,22 m, nominalna d∏ugoÊç kroku 0,06 m, a wysokoÊç kroku 0,03 m.

Na rys. 11 i 12 zamieszczono porównanie wyników badaƒ symulacyjnych i eksperymentalnych.

Prezentowane wykresy zawierajà rzeczywiste przebiegi czasowe kàtów (rys. 11) i pr´dkoÊci kàtowych (rys. 12) w przegubach robota z zaznaczeniem ich wartoÊci teoretycznych (cienkie linie), które wynikajà z przeprowadzonej symulacji. Oznaczenia kàtów przegubowych sà zgodne z [20]. Ostatni wykres (rys. 13) prezentuje sygna∏y ze styczników zamontowanych w stopach robota. Analizujàc uzyskane wyniki, mo˝na zauwa˝yç du˝à asymetri´ wyst´pujàcà w trakcie ruchu rzeczywistego robota. Przejawem tego jest m.in. nierównomierny rozk∏ad si∏ reakcji stóp, co jest widoczne zarówno w trakcie ruchu robota, jak i po jego zatrzymaniu (rys. 13).

Podobnie jak w symulacji obrót korpusu robota nast´powa∏ w czterech cyklach. W pierwszym cyklu nogi 1 i 4 (przenoszone) wykonywa∏y obrót w lewo, a 2 i 3 (podparte) w prawo przy równoczeÊnie obracajàcym si´ w lewo korpusie robota. Korpus robota obraca∏ si´ z maksymalnà pr´dkoÊcià kàtowà 7,5 °/s, wysokoÊç podniesienia korpusu wynosi∏a 0,22 m, a wysokoÊç kroku 0,03 m. Uzyskane wyniki badaƒ eksperymentalnych zilustrowano na rys. 14 – 16. Na rys. 15 i 16 pokazano odpowiednio rzeczywiste przebiegi czasowe kàtów i pr´dkoÊci kàtowych w przegubach robota z zaznaczeniem ich wartoÊci teoretycznych (cienkie linie), które wynikajà z przepro-

Rys. 14. Zmiana kàtów przegubowych robota w trakcie ruchu do przodu obliczona na podstawie pomiaru napi´ç na potencjometrach i znanej charakterystyki (kàt – napi´cie) Rys. 12. Zarejestrowane pr´dkoÊci kàtowe w przegubach robota oraz wartoÊci zadane (cienkie linie)

wadzonej symulacji. Na ostatnim wykresie (rys. 16) pokazano sygna∏y ze styczników zamontowanych w stopach robota.

Z analizy uzyskanych wyników i z zarejestrowanych filmów wynika, ˝e ruch obrotowy robota cechuje si´ wi´kszà symetrià w porównaniu z ruchem pod∏u˝nym. Tym razem wyst´pujà zdecydowanie mniejsze przechylenia korpusu robota, co jest spowodowane symetrycznym wzgl´dem jego Êrodka geometrycznego ruchem nóg. Natomiast podob-

Rys. 13. Sygna∏y ze styczników zamontowanych w stopach robota

Po zatrzymaniu si´ robota jeden ze styczników zamontowanych w stopach by∏ roz∏àczony ( s3 = 1), mimo ˝e stopa znajdowa∏a si´ w fazie podparcia.

By∏o to efektem tego, ˝e noga ta przejmowa∏a mniejszà ni˝ pozosta∏e si∏´ reakcji pod∏o˝a. By∏o to spowodowane b∏´dami kàtów przegubowych nóg robota. Z kolei w trakcie ruchu robota, przy przenoszeniu nóg 2 i 3, przez chwil´ stycznik w drugiej stopie by∏ roz∏àczony (s2 = 0). By∏o to skutkiem tego, ˝e w trakcie chodu diagonalnego robot przechyla∏ si´ na boki – w tym przypadku przechyli∏ si´ w stron´ przenoszonej nogi 2, która b´dàc tu˝ nad pod∏o˝em, zetkn´∏a si´ z nim, w efekcie czego stycznik w jej stopie zosta∏ na chwil´ zwarty.

Rys. 15. Zarejestrowane pr´dkoÊci kàtowe w przegubach robota oraz wartoÊci zadane (przerywane linie)

Eksperyment 2 – Ruch obrotowy w lewo W drugim eksperymencie robot przemieszcza∏ si´ po ∏awce, obracajàc si´ w lewo4).

4)

Film prezentujàcy obracanie si´ robota w lewo na ∏awce zamieszczony jest pod adresem: http://pl.youtube.com/ watch?v=BLBNsaocdnQ.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Rys. 16. Sygna∏y ze styczników w stopach robota

37

nie jak w przypadku ruchu pod∏u˝nego równie˝ w ruchu obrotowym mo˝na zaobserwowaç niesymetryczny rozk∏ad si∏ reakcji stóp, co by∏o spowodowane b∏´dami kàtów przegubowych nóg robota.

W efekcie tych b∏´dów, na poczàtku symulacji, kiedy robot jeszcze sta∏, stycznik w pierwszej nodze by∏ rozwarty (s1 = 1), mimo ˝e stopa znajdowa∏a si´ w fazie podparcia. Tego typu b∏´dy wyst´powa∏y zw∏aszcza w fazie czteropodporowej, gdy˝ wówczas si∏y reakcji stóp by∏y mniejsze i niewielki b∏àd ustawienia nogi powodowa∏, ˝e si∏a reakcji niekiedy by∏a zbyt ma∏a do tego, aby odpowiedni stycznik zosta∏ zwarty.

Dla opisanego w niniejszej pracy robota wykonano wiele innych eksperymentów, w których robot wykonywa∏ elementarne i z∏o˝one ruchy5).

Podsumowanie W pracy zamieszczono wyniki badaƒ symulacyjnych i eksperymentalnych ruchu robota poparte animacjami ruchu i filmami prezentujàcymi wyniki badaƒ eksperymentalnych. Badania te bazowa∏y na opracowanej w pracy [20] metodzie syntezy ruchu robota. Badania symulacyjne i eksperymentalne zrealizowano przy u˝yciu pakietu Matlab/Simulink.

Animacje ruchu robota wykonano z zastosowaniem przybornika Virtual Reality. Badania eksperymentalne przeprowadzono metodà szybkiego prototypowania z zastosowaniem przybornika Real Time Windows Target pakietu Matlab i karty kontrolno-pomiarowej Advantech PCI 1710. Wykonane badania eksperymentalne zweryfikowa∏y poprawnoÊç proponowanych metod syntezy ruchu robota.

Z dotychczasowych badaƒ dotyczàcych stabilnoÊci ruchu robota wynika, ˝e zmiana po∏o˝enia zarówno Êrodka masy robota (CG), jak i punktu zerowego momentu (ZMP) jest niewielka. Zarówno punkt zerowego momentu, jak i rzut Êrodka masy robota na p∏aszczyzn´ pod∏o˝a, znajdujà si´ we wn´trzu p∏aszczyzny podparcia dla wszystkich rozpatrywanych rodzajów ruchu robota.

Uzyskane podczas badaƒ eksperymentalnych wyniki Êwiadczà o tym, ˝e w trakcie realizacji ruchu robota wyst´pujà du˝e b∏´dy, jeÊli chodzi o kàty i pr´dkoÊci przegubowe. Wynikajà one z tego, ˝e inna jest charakterystyka (kàty – sterowanie) dla nóg w fazie podparcia i dla przenoszenia, co jest zwiàzane z podatnoÊcià przegubów i wyst´pujàcych luzów.

Do tego dochodzà b∏´dy odczytu kàtów przy wyznaczaniu charakterystyki (kàty – sterowanie), b∏´dy kalibracji potencjometrów (zwiàzane z odczytem kàtów), podatnoÊç osi potencjometrów i luzy w po∏àczeniach osi potencjometrów z cz´Êciami nóg (tu równie˝ wyst´pujà ró˝nice odczytu kàtów w przypadku, gdy noga jest w fazie podparcia i przenoszenia).

W symulacji komputerowej za∏o˝ono brak przechylania i pochylania robota w trakcie ruchu, natomiast w badaniach eksperymentalnych zauwa˝ono ich wyst´powanie. By∏o to spowodowane przede wszystkim dok∏adnoÊcià kàtowà zastosowanych serwomechanizmów. Efektem tych b∏´dów by∏o to, ˝e wysokoÊci poszczególnych nóg robota ró˝ni∏y si´ 5)

Pod adresem http://pl.youtube.com/watch?v=palR_IicoSo mo˝na znaleêç film prezentujàcy zró˝nicowany ruch robota po ∏awce, sk∏adajàcy si´ z kilku elementarnych ruchów.

38

o kilka mm, mimo ˝e powinny one byç sobie równe.

Dok∏adnoÊç t´ mo˝na poprawiç, zwi´kszajàc rozdzielczoÊç PWM serwomechanizmów oraz stosujàc serwomechanizmy cyfrowe, które cechujà si´ wi´kszà dok∏adnoÊcià, szybkoÊcià oraz wi´kszym momentem trzymajàcym, ale i wi´kszym poborem pràdu.

Wyst´pujàce przechylenia i pochylenia robota wynika∏y tak˝e z faktu, ˝e przy zmianie fazy ruchu danej nogi z przenoszenia do podparcia lub odwrotnie zmienia∏ si´ zwrot momentu nap´dowego i zastosowane nap´dy nie by∏y w stanie odpowiednio szybko zareagowaç na t´ zmian´, gdy˝ posiadajà prosty regulator proporcjonalny. Zastosowane w stopach robota spr´˝yny, wprowadzajàc podatnoÊç, cz´Êciowo zmniejsza∏y opisany efekt, ∏agodzàc przejÊcie pomi´dzy fazami ruchu.

Kierunki dalszych badaƒ mogà dotyczyç: – syntezy ruchu robota po równi pochy∏ej, schodach i w zró˝nicowanym Êrodowisku, – syntezy ruchu robota o strukturze kraba, – minimalizacji zu˝ycia energii przez nap´dy robota, – analizy dynamicznej ruchu robota.

LITERATURA 1. Bai S., Low K. H., Zieliƒska T.: Quadruped free gait generation for straight-line and circular trajectories. Advanced Robotics (1999), Vol. 13, No. 5, pp. 513 – 538.

2. Brown C. C., Huissoon J. P.: Temporal gait control of a quadruped robot. Robotics and Autonomous Systems 30 (2000) 305 – 314.

3. Buehler M., Battaglia R., Cocosco A., Hawker G., Sarkis J., Yamazaki K.: SCOUT: A simple quadruped that walks, climbs, and runs. IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA), Leuven, Belgium, May 1998.

4. Buono P.-L., Golubitsky M.: Models of central pattern generators for quadruped locomotion: I. Primary gaits.

Journal of Mathematical Biology, Volume: 42, Issue: 4, April, 2001, pp. 291 – 326.

5. Buono P.-L.: Models of central pattern generators for quadruped locomotion: II. Secondary gaits. Journal of Mathematical Biology, Volume: 42, Issue: 4, April, 2001, pp. 327 – 346.

6. Chen Xuedong, Watanabe Keigo, Kiguchi Kazuo, Izumi Kiyotaka: A Real-Time Kinematics on the Translational Crawl Motion of a Quadruped Robot. Journal of Intelligent and Robotic Systems, Volume: 29, Issue: 2, October 2000, pp.

111 – 131.

7. Gonzalez de Santos P., Jimenez A.: Path tracking with quadruped walking machines using discontinuous gaits. Computers Elect. Engng 1995, Vol. 21, pp. 383 – 396.

8. Gonzalez de Santos P., Jimenez M. A., Armada M. A.: Dynamic Effects in Statically Stable Walking Machines.

Journal of Intelligent and Robotic Systems, Volume: 23, Issue: 1, September 1998, pp. 71 – 85.

9. Hata Keiko, Saeki Katsutoshi, Sekine Yoshifumi: A pulsetype hardware CPG model for quadruped locomotion pattern. International Congress Series Volume: 1291, Complete, June, 2006, pp. 157 – 160.

10. Kurazume Ryo, Yoneda Kan, Hirose Shigeo: Feedforward and Feedback Dynamic Trot Gait Control for Quadruped Walking Vehicle. Autonomous Robots, Volume: 12, Issue: 2, March 2002, pp. 157 – 172.

11. Nagashino H., Nomura Y., Kinouchi Y.: A neural network model for quadruped gait generation and transitions.

Neurocomputing, Volume: 38-40, June, 2001, pp. 1469 – 1475.

12. Sehoon Park, Yun-Jung Lee: Discontinuous zigzag gait planning of a quadruped walking robot with a waist-joint.

Advanced Robotics, Vol. 21, No. 1 – 2, pp. 143 – 164 (2007).

13. Takemura H., Deguchi M., Ueda J., Matsumoto Y., Ogasawara T.: Slip-adaptive walk of quadruped robot. Robotics and Autonomous Systems 53 (2005), pp. 124 – 141.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

왘

Pojazdy ekologiczne – przysz∏oÊç samochodów hybrydowych ANTONI SZUMANOWSKI Jak wiadomo, nap´dy hybrydowe to nap´dy mieszane. Lepiej je nazwaç wieloêród∏owymi, gdy˝ okreÊla to jednoznacznie ich sposób funkcjonowania – sumowanie energii z co najmniej dwóch êróde∏.

Potoczna nazwa hybrydowe odnosi si´ w∏aÊnie do takiego (dwuêród∏owego) nap´du samochodów. W tym wypadku najcz´Êciej silnikowi spalinowemu (cieplnemu) towarzyszy bateria akumulatorów elektrochemicznych, zasilajàca silnik elektryczny.

Nap´dem hybrydowym samochodu jest tak˝e system z ogniwem paliwowym, które zast´puje silnik spalinowy, stanowiàc z akumulatorami najbardziej klasyczny nap´d dwuêród∏owy zwany szeregowym (rys. 1a, b). Innym klasycznym uk∏adem jest nap´d równoleg∏y (rys. 2). Nazwy te sà ju˝ historyczne i nie nale˝y ich kojarzyç ze Êcis∏à typologià po∏àczeƒ.

Istotà nap´du hybrydowego samochodów jest wysoko sprawny system sumowania (ró˝nico-

wania) mocy obu wymienionych êróde∏. Jedno z nich (silnik cieplny) przyjmuje funkcje dostarczenia niezb´dnej energii, drugie (akumulatory) mocy szczytowej. Wyst´puje tu wi´c zjawisko akumulacji energii, przy szczególnym podkreÊleniu immanentnej cechy

Rys. 1. Nap´dy hybrydowe szeregowe: a) z silnikiem spalinowym; b) z ogniwem paliwowym: czerwone strza∏ki oznaczajà przep∏yw energii podczas pracy hybrydowej, zielone – w czasie hamowania odzyskowego (podobnie na innych ilustracjach)

Prof. zw. dr hab. in˝. Antoni Szumanowski jest pracownikiem Wydzia∏u SiMR PW. Dokoƒczenie z 38 str.

14. Trojnacki M.: The modeling, programming and computer simulation of motion for a four-legged robot. Projektowanie Mechatroniczne, Red. T. Uhl, Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Kraków 2006, ss. 149 – 160.

15. Zieliƒska T., Trojnacki M.: Stabilizujàca rola stopy w diagonalnym chodzie robota. Prace Naukowe – Elektronika pod red. K. Tchonia i C. Zieliƒskiego, zeszyt 166, tom 1, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008, pp. 195 – 204.

16. Hiroshi Kimura, Yasuhiro Fukuoka, Avis H. Cohen: Biologically inspired adaptive walking of a quadruped robot. Phil.

Trans. R. Soc. A (2007) 365, pp. 153 – 170.

17. Kimura Hiroshi, Akiyama Seiichi, Sakurama Kazuaki: Realization of Dynamic Walking and Running of the Quadruped Using Neural Oscillator. Autonomous Robots, Volume: 7, Issue: 3, November 1999, pp. 247 – 258.

18. Mahajan A., Figueroa F.: Four-legged intelligent mobile autonomous robot. Robotics & Computer-Integrated Manufacturing 1997, Vol. 13, No. 1, pp. 51 – 61.

19. Sukhatme, Gaurav S.: The Design and Control of a Prototype Quadruped Microrover. Autonomous Robots, Volume: 4, Issue: 2, May 1997, pp. 211 – 220.

20. Trojnacki M.: Synteza ruchu robota czterono˝nego o strukturze ssaka. Przeglàd Mechaniczny nr 12/09.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

zarówno samochodów elektrycznych, jak i hybrydowych – hamowania odzyskowego pojazdu. Stàd integralnà cz´Êcià nap´du hybrydowego jest nap´d elektryczny, który w zale˝noÊci od rodzaju i pojemnoÊci zastosowanych akumulatorów mo˝e zapewniç jazd´ czysto elektrycznà samochodu od kilku (pe∏ny nap´d hybrydowy HEV bez do∏adowania akumulatorów z sieci) do kilkudziesi´ciu kilometrów (nap´d zwany plug in hybrid – PHEV, czyli rozszerzony nap´d elektryczny z silnikiem spalinowym, w którym akumulatory do∏adowywane sà z sieci).

W obu przypadkach najwa˝niejszy jest dobór takiej struktury nap´du, aby uzyskaç „przerywanà” prac´ silnika spalinowego w zakresie jego najwy˝szej sprawnoÊci (rys. 3).

Poniewa˝ nap´d hybrydowy jest nap´dem z∏o˝onym, czyli jego ogólna sprawnoÊç jest iloczynem u∏amków – sprawnoÊci wszystkich jego komponentów, przez które przenoszona jest moc, to ograniczenie dzia∏ania silnika spalinowego do quasi-stabilnej pracy w zakresie wysokich sprawnoÊci jest jedynà przyczynà wi´kszej sprawnoÊci ogólnej samochodu hybrydowego w porównaniu z samochodem klasycznym (rys. 4).

39

Rys. 2. Nap´d hybrydowy równoleg∏y z silnikiem spalinowym i jeden z przyk∏adów wykonania – Fiat Ecodriver

Minimalizacja strat wewn´trznych nap´du hybrydowego jest wi´c celem zasadniczym jego projektowania. Nie jest to zadanie proste. Podstawowym krokiem jest dobór struktury nap´du. Jàdrem struktury jest, najogólniej mówiàc, (poza nap´dem szeregowym, gdzie sumowanie odbywa si´ na zasadzie sieci elektrycznej) dobór w∏aÊciwej przek∏adni mechanicznej, która albo sama, albo sterowana silnikiem elektrycznym jest typu CVT (ciàg∏a zmiana prze∏o˝enia, momentu i pr´dkoÊci). Na

Rys. 3. Porównanie punktów pracy silnika wysokopr´˝nego w cyklu europejskim NECE w: a) nap´dzie klasycznym oraz b) hybrydowym z przek∏adnià planetarnà, takim jak na rys. 4; ∏atwo zauwa˝yç, ˝e du˝y rozrzut punktów na rys. a) jest przyczynà niskiej sprawnoÊci przeci´tnej nap´du klasycznego

kolejnych rysunkach (rys. 5a, b; 6) pokazano systemy z przek∏adnià planetarnà o dwóch stopniach swobody, która jest uwa˝ana za najlepszy w´ze∏ rozdzielajàcy moment i pr´dkoÊç w nap´dzie hybrydowym.

Omówione konstrukcje stanowià podstaw´ wspó∏czesnych pojazdów hybrydowych.

Czy i kiedy wi´c samochody hybrydowe stanà si´ powszechne?

Rys. 4. Porównanie sprawnoÊci ogólnej nap´dów samochodowych realizujàcych cykl NECE

40

*** Historia samochodu elektrycznego zaczyna si´ w roku 1881. W 1897 r. w Nowym Jorku pojawi∏y si´ taksówki elektryczne o zasi´gu jazdy ok. 40 km przy pr´dkoÊci ok. 20 km/h. W latach dwudziestych XX wieku w USA jeêdzi∏o ok. 30 000 pojazdów elektrycznych. Odkrycie w tym czasie z∏ó˝ ropy naftowej w Teksasie obni˝y∏o ceny ropy – i tak zacz´∏a si´ era pojazdów spalinowych. Pojazd spalinowy wygra∏ wi´c z pojazdem elektrycznym i dominuje do dziÊ.

Powstaje wi´c naturalne pytanie: jak d∏ugo jeszcze?

W latach 2003 – 2006 popyt na rop´ osiàgnà∏ granic´ mo˝liwej poda˝y, powodujàc poziom cen nieprzewidziany przez ekonomistów. Towarzyszy∏ temu wzrost spekulacji, a w efekcie odnotowaliÊmy powa˝ny Êwiatowy kryzys gospodarczy. Zdecydowana wi´kszoÊç analityków zgadza si´, ˝e zasobów ropy – w∏àczajàc te ostatnio oznajmione jako odkryte – starczy na oko∏o 45 – 50 lat, gazu naturalnego na 60 lat. OczywiÊcie przy doÊç stabilnym poziomie zu˝ycia ropy, które niestety roÊnie, gdy˝ takie kraje jak Chiny czy Indie gwa∏townie si´ motoryzujà.

Chiny np. w 2020 roku w stosunku do lat 2002 – 2005 potrojà zu˝ycie ropy w transporcie. Do tego trzeba dodaç istotny wzrost kosztów wydobycia ropy z nowo eksploatowanych êróde∏ – szczególnie z dna morskiego czy piasków roponoÊnych.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Równie˝ zmiany klimatu globalnego sà ju˝ niekwestionowane.

Przyczyna tych dynamicznych zmian wià˝e si´ z wcià˝ wzrastajàcà emisjà gazów cieplarnianych, w tym przede wszystkim CO2. Pami´taç nale˝y, ˝e wskaênik emisji CO2 jest wynikiem zu˝ycia energii. Czyli im mniej i sprawniej jà zu˝ywamy, tym mniej emitujemy CO2. Transport drogowy jest odpowiedzialny za ok. 30% emisji CO2. Niemniej jednak w miastach stanowi to blisko 90%.

Na postawione wczeÊniej pytanie odpowiedê jest naturalna: trzeba zmieniç system nap´dów pojazdu – w pierwszym rz´dzie miejskich. Trzeba wprowadzaç na rynek pojazdy ekologiczne.

Zdefiniowaç trzeba je nast´pujàco (rys. 7): 쐌 Zu˝ywajà minimum energii przy maksimum sprawnoÊci ogólnej. 쐌 Cechujà si´ najni˝szym poziomem emitowanego ha∏asu. 쐌 Sà bezpieczne przy zasto- Rys. 5. Nap´d z przek∏adnià planetarnà o dwóch stopniach swobody: a) nap´d Toyoty sowaniu techniki automatycznej (1995-96), b) nap´d Szumanowskiego (1994) regulacji.

W pojazdach elektrycznych i hybrydowych rola akumulatora elektrochemicznego jest nie do przecenienia. DziÊ nast´puje dynamiczny rozwój baterii litowych.

W nap´dach akumulatorowych samochodów elektrycznych stosujemy akumulatory typu HE (wysokiej energii), a w nap´dach hybrydowych HP (o wysokiej g´stoÊci mocy). W nap´dach PHEV – plug in hybrid konieczny jest kompromis pomi´dzy od- Rys. 6. Nap´d z dwoma przek∏adniami planetarnymi o dwóch stopniach swobody GM powiednio du˝à g´stoÊcià ener- Alisson stworzony przez Daimlera, a tak˝e w autobusach Solaris gii a g´stoÊcià mocy. Coraz cz´Êciej rozwa˝a si´ jako wspomagajàce êród∏o mocy ciach przenoszenia obcià˝eƒ pràdowych nawet super- lub ultrakondensatory elektrolityczne o bar- wyra˝onych wartoÊcià 500 A. Niestety podra˝a to dzo ma∏ej pojemnoÊci elektrycznej, ale o zdolnoÊ- koszt nap´du.

Koszt energii okreÊla si´ wskaênikami jej iloÊci (MJ/l). Podobnie w (g/km) na km opisuje si´ emisj´ CO2. Obni˝enie kosztów energii wià˝e si´ z ogólnà sprawnoÊcià nap´du oraz masà pojazdu.

Aby dokonaç porównaƒ nowych rozwiàzaƒ oceny kosztów zu˝ycia energii i emisji, ocenia si´ je, u˝ywajàc odpowiednich cykli jazdy.

Rys. 7. Przyk∏ady pojazdów ekologicznych

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

41

Trzeba w tym miejscu podkreÊliç, ˝e g´stoÊç obj´toÊciowa energii odniesiona do masy najlepszych litowo-jonowych akumulatorów elektrochemicznych jest oko∏o 30 razy mniejsza, a g´stoÊç obj´toÊciowa odniesiona do zajmowanej przestrzeni jest oko∏o 10 razy mniejsza ni˝ paliw p∏ynnych przetwarzanych przez silnik spalinowy (rys. 8).

Rys. 8. W∏aÊciwoÊci energetyczne paliw w zestawieniu z akumulatorem litowo-jonowym

SprawnoÊç przeci´tna nap´du elektrycznego jest oko∏o 3 razy wi´ksza ni˝ mechanicznego z silnikiem spalinowym, co w praktyce mimo wszystko przek∏ada si´ np. w pojazdach akumulatorowych na ponad 10-krotnie mniejszy zasi´g jazdy z jednego ∏adowania w porównaniu z podobnymi parametrami samochodu klasycznego.

Pojazdy elektryczne muszà wi´c byç wykorzystane racjonalnie, w okreÊlonych warunkach transportowych, np. w obr´bie aglomeracji przy limitowanych mocach oraz pr´dkoÊciach jazdy. Natomiast nap´dy hybrydowe, poprawiajàce znacznie sprawnoÊç spalania wymienionych paliw w silnikach cieplnych, nadajà si´ do wszechstronnego zastosowania. Szczególne miejsce znajduje tu nap´d zwany plug in hybrid.

Bardzo istotnà rol´ w kosztach energii oraz emisji spalin spe∏nia masa pojazdu. Obecnie pracuje si´ nad zmniejszeniem masy samochodów nawet trzykrotnie (rys. 9). Nie jest to sprawa wy∏àcznie nowych materia∏ów, ale techniki wytwarzania. Masowa, zrobotyzowana produkcja nie nadaje si´ teraz do tych technologii. W tym kontekÊcie otwierajà si´ mo˝-

liwoÊci produkcji niszowej, niskoseryjnej pojazdów ekologicznych, szczególnie elektrycznych, ale przede wszystkim plug in hybrid.

W USA w 2007 r. sprzedano 352 tys. pojazdów hybrydowych. Znacznie ponad milion porusza∏o si´ po drogach amerykaƒskich w 2008 r. Ostro zarysowa∏ si´ problem obni˝enia kosztów samochodów hybrydowych, w tym szczególnie akumulatorów. Wzrastajàcy rynek – czyli produkcja, obni˝y koszty. Niemniej jednak potrzeba nowych rozwiàzaƒ ca∏oÊciowych zmieniajàcych sposób dzia∏ania i form´ wspó∏czesnych samochodów. Przeprowadzone badania w wysoko rozwini´tych krajach wskazujà na wysokie preferencje blisko 60% klientów, którzy oczekujà Êredniej ceny samochodów HEV w granicach 20 000 USD, a dro˝szych, bo wi´ksze akumulatory PHEV, o zasi´gu czysto elektrycznym do ok. 36 km, w cenie 23 000 USD, zaÊ samochodów o zasi´gu do ok. 110 km (znów wi´ksza bateria) w cenie 26 000 USD. Bardzo istotnym dope∏nieniem tego rynku sà i b´dà niszowe pojazdy o konstrukcji rurowej, produkowane w warsztatach niewymagajàcych zastosowania drogich linii produkcyjnych. *** Samochód przysz∏oÊci to cztery ko∏a plus komputer.

Niewàtpliwie celem pojazdów ekologicznych jest ich elektryfikacja i hybrydyzacja.

Dlaczego? 쐌 Bezpieczeƒstwo energetyczne: umiarkowane zu˝ycie ropy naftowej w transporcie. 쐌 Ograniczenie emisji CO2. 쐌 Polepszenie jakoÊci powietrza dla obszarów krytycznych (miasta). 쐌 Z∏agodzenie kryteriów zwiàzanych z emisjà spalin powsta∏ych od chwili produkcji a˝ do spalania paliw w pojeêdzie. 쐌 Samochód elektryczny (BEV) u˝ytkowany w mieÊcie. 쐌 Pe∏ny nap´d hybrydowy (HEV) z dominujàcym silnikiem spalinowym, ale zasilanym gazem naturalnym lub jego mieszaninà z wodorem i biokomponentami – na podró˝e pozamiejskie. 쐌 Plug in hybrid (PHEV) znajduje miejsce poÊrednie pomi´dzy BEV a HEV; stosuje si´ mniejszy silnik spalinowy ni˝ w HEV, gdy˝ nie trzeba wykorzystywaç go priorytetowo do do∏adowania akumulatorów, akumulatory majà wi´kszà pojemnoÊç ni˝ w HEV (np.: 6 KWh zamiast 3 KWh), ale ponad dwukrotnie mniejszà ni˝ w ma∏ych pojazdach czysto elektrycznych.

Takie rozwiàzanie niszowego pojazdu miejskiego PHEV mamy w kraju i najbli˝sze lata poka˝à, czy b´dzie on szeroko stosowany.

Chcàc wi´c mieç wp∏yw na tworzony w∏aÊnie globalny rynek pojazdów ekologicznych, trzeba pami´taç o pewnym powiedzeniu „dzia∏ajmy lokalnie, ale myÊlmy globalnie”, gdy˝ tylko takie post´Rys. 9. Konstrukcja ultralekkiego, 3-metrowego, niszowego samochodu miejskiego o ∏adownoÊci 450 kg, z ramà koszykowo-rurowà (Zak∏ad Nap´dów Wieloêród∏owych PW) i nap´dem elektrycznym plug in hybrid

42

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

왘

Mobile robot with hydrostatic drive controlled by PLUS+1 module ARTUR GUZOWSKI ANDRZEJ SOBCZYK

For many years some research works have been oriented on creating autonomous machines. Domain of remote control, especially for mobile application is developed very strongly in the world. The base of it is intelligent control of gripping device. In such systems usually electric drives are used, but lately hydrostatic drives are applied more often, especially in military and police mobile application.

Professional literature shows three directions of hydraulic system improvement: – reduction of hydraulic elements numbers in the system, – usage a new, dedicated hydraulic components for specific application, – implementation of additional control and measuring transducers.

Vossoughi G., Donath M. and Nguyen Q.H., Ha Q.P., Rye D.C., Durrant-Whyte H.F. describe control system with position, velocity, acceleration and cylinder pressure feedback. This concept improves motion control of linkage work. Marcus Dapper presents a method of sensors used in control system of manipulator trajectory where feedback control was implemented.

In this paper the idea of remote control mobile robot is presented. Such robot will allow to test of various intelligent autonomous control systems.

Mgr in˝. Artur Guzowski i dr in˝. Andrzej Sobczyk sà pracownikami Wydzia∏u Mechanicznego Politechniki Krakowskiej.

Dokoƒczenie z 42 str.

powanie pozwoli na aktywne w∏àczenie si´ w nurt rozwoju pojazdów na przyk∏ad o nap´dzie hybrydowym.

LITERATURA 1. Szumanowski A.: Fundamentals of hybrid drives. ITEE, Radom 2001.

2. Szumanowski A.: Hybrid Electric Vehicle Drive Design. ITEE, Radom 2006.

3. Szumanowski A., Nguyen K.V., Piórkowski P.: Analysis of Charging-Discharging of Nickel Metal Hybride (NiMH) Battery and Its Influence on the Fuel Consumption of Advanced Hybrid Drives. GPC Detroit, Michigan, USA 2000.

4. Szumanowski A., Yuhua C., Piórkowski P.: Method of Battery Adjustment for Hybrid Drive by Modeling and Simulation.

2005 IEEE Vehicle Power and Propulsion (VPP) Conference in Chicago, Illinois, USA. 5. Szumanowski A., Chang Yuhua, Piórkowski P.: Analysis of Different Control Strategies and Operating Modes of Compact Hybrid Planetary Transmission Drive. 2005 IEEE Vehicle Power and Propulsion (VPP) Conference (Sep.7-9, 2005, Illinois Institute of Technology) in Chicago, Illinois, USA.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Goal of project The goal of this project is a construction design and selection of components for drive system. The machine should have, as it was assumed, features of mobile robot. Hydraulic system was chosen as a robot drive and operation system. Such solution is very common in heavy duty machineries and some of project results could be used as a base for automation of bigger machines equipped with electro hydraulic system. Controlled object will be designed to give the possibility of creating mobile robot with features of autonomous machine.

As a control system for electro hydraulic components, the Sauer-Danfoss PLUS+1 was applied. It is based on CANBus technology and it was chosen to drive particular mechanisms. In this paper the continuation of work described in article [1] is presented.

Herein the implementation of three concepts of excavator control: automatic, semi-automatic and manual are shown.

Robot structure Fig. 1 shows prototype of mobile robot. This robot structure consists of chassis and working mechanisms with gripping device. Low-weighted elements will be made from aluminium to reduce total weight of robot. The assumed vehicle speed is 20 km/h. Robot’s chassis consist of three rubber wheels of 200 mm diameter, on the left and right sides of the vehicle. To receive better drive capability both sets of wheels could be coupled by the use of cog belt. Two wheels, so called driving wheels, are driven with hydrostatic motors. Capability of turning is enabled by braking one of hydrostatic motor. It is similar to steering systems which are used in caterpillar mobile machines.

Working mechanism of proposed mobile robot is four degrees of freedom mechanism. Movements of each element are driven by hydrostatic motor. Only

Fig. 1. View of proposed mobile robot

43

Fig. 2. Scheme of hydraulic drive system

the gripping device operations are driven by hydraulic cylinder.

Hydraulic drive system Mobile robot hydraulic drive system is a two circuits system supplied by two pumps. It will give more possibility of driving and steering system; by using both pump delivery when other robot mechanisms are not working. The robot movement speed is limited and depends on the flow consumption by those mechanisms. Scheme of hydraulic drive system is presented in Fig. 2.

Working mechanism could be driven by high-speed hydraulic motors located in articulated joints. A worm gear will be applied into robot’s arms drive to reduce the angular velocity, increase the torque and ensure self-locking for position keeping/ locking. The assumed transmission ratio of worm gear equals 50. A worm gear will be also used as part of structure.

The hydraulic scheme of driven by hydrostatic motors mechanisms is shown in Fig. 3.

Control system

Fig. 3. The conception schema of mobile robot mechanisms hydraulic drive and control system

Control of the mobile robot will be possible in 3 modes: automatic, semi-automatic and manual. Idea of control is shown in Fig. 4.

Automatic mode allows to use autonomous feature of designing machine. In that option robot realize tasks according to specified algorithms. The control system will be equipped with sensors to avoid collisions, and to recognize object to be caught.

Additionally, it will be possible to investigate usage of picture analyses as a part of the recognition and robot position and orientation system in unknown environment – the special video camera is mounted on robot.

Fig. 4. Idea of multi-modes mobile robot control system

44

ROK WYD. LXIX ě•Ť ZESZYT 1/2010

Fig. 5. Elements of control system

This last feature could help to evaluate the size and shape of objects and/or obstacles and choose the best way of catching or passing the obstacle.

Semi-automated mode enables to take over control by radio remote control system. In that case, control system, installed on the machine, enables to inform the operator about obstacles in hazardous or invisible zones, by using video camera. In remote mode operator uses special control panel dedicated to PLUS+1 system controllers.

In manual mode, control panel is directly connected to machine control system interface. Presence of operator enables to control the robot directly and with extra help of special detectors giving signals about danger coming from operation field (electric wire detectors, metal detectors, etc.)

Main parts of the control system are PLUS+1 controllers. These controllers and other control system elements are supplied with 24 Volts DC. The angles between parts of robot’s arm are measured by angle encoders installed at the arm joints. Hence it is possible to control angle position and velocity of the worm gear. Complete specification of the elements connected to controller is shown in Fig. 5.

Control unit consist of two Sauer-Danfoss micro controllers, MC050-020 type. Micro controller has 50 pins, 32 bit fixed-point DSP, running at 150 MHz and 12 bit analog-to-digital converter. Among 50 of pins there are 24 inputs and 12 outputs.

Summary In the paper the concept of designing and building mobile robots has been presented. Simplified structure of the robot has been shown. An interesting proposal of using hydrostatic motors with worm gears instead of cylinders for driving robot linkages has

been made. It allows to make robot equipment more compact enlarging its working space.

In addition, proposals of drive and control systems have been described and shown in schematic way.

Control system base on PLUS+1 produced by Sauer-Danfoss was applied. Improved controllability and functionality will be obtained by the use of video camera, joysticks and two-way transmitters, as well as, compatible control panel.

In next step, the specification of number, types, accuracy and measuring components localization on the machinery, what should ensure good quality of control, will be done. It will obtain assumed controllability of autonomous mobile vehicle in future.

REFERENCES 1. Vossoughi G., Donath M.: Dynamic Feedback Linearization for Electro-hydraulically Actuated Control Systems. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 117, 1995, pp. 468 – 477.

2. Nguyen Q.H., Ha Q.P., Rye D.C., Durrant-Whyte H.F.: Force/ Position Tracking for Electro-hydraulic Systems of a Robotic Excavator, 2000.

3. Dapper M.: Kraftsensorlose Manipulator Kraftsteuerung zur Abtastung unbekannter, harter Oberflächen. Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn 2003.

4. Frankel J.F.: Development of a Haptic Backhoe Testbed.

School of Mechanical Engineering. Georgia Institute of Technology, 2004.

5. Guzowski A., Sobczyk A.: Radio Control System of Excavator Drive Mechanism. 4th FPNI PhD Symposium, Sarassota, June 2006.

6. Buczak G., Gawlik A., Sobczyk A.: Wodny hydrostatyczny uk∏ad nap´dowy wózka transportowego. Hydraulika i Pneumatyka nr 5/2008, s. 12 – 16.

metody i urzàdzenia pomiarowe Urzàdzenie do badania topografii powierzchni próbek wielkowymiarowych NPFLEX 3D Metrology System firmy Veeco jest urzàdzeniem przystosowanym do precyzyjnych pomiarów powierzchni elementów równie˝ o du˝ych wymiarach (rys. 1). W pomiarach wykorzystywana jest metoda interferencji Êwiat∏a bia∏ego. Przy u˝yciu NPFLEX mo˝na dokonywaç pomiarów parametrów powierzchni w sposób tradycyjny – metodami kontaktowymi podobnie jak w wypadku koordynacyjnych maszyn wspó∏rz´dnoÊciowych CMMs lub profilometrów przemys∏owych. Zaletami urzàdzenia sà: obrazowanie powierzchni w 3D, szybkie zbieranie danych pomiarowych oraz lepsza ocena potencjalnej funkcjonalnoÊci badanego elementu.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Za pomocà NPFLEX mo˝liwe jest dokonywanie pomiarów w szerokim zakresie wymiarów i kszta∏tów próbek. Z pomiarów uzyskuje si´ pe∏nà informacj´ dotyczàcà badanej powierzchni, wykorzystywanà nast´pnie w ró˝nego typu analizach. Pomiary dokonywane sà w kierunku pionowym z rozdzielczoÊcià rz´du nanometrów. Urzàdzenie s∏u˝y do pomiarów chropowatoÊci powierzchni, wymiarów krytycznych próbki, gruboÊci warstw oraz parametrów trybologicznych.

W praktyce przemys∏owej kontrola jakoÊci wykonania przedmiotu polega na badaniu tekstury powierzchni (rys. 2). Wykoƒczenie powierzchni wp∏y45

Rys. 1. NPFLEX umo˝liwia analiz´ stanu powierzchni elementów o ró˝nych wymiarach: a) badanie turbiny silnika lotniczego, b) powierzchnia ∏opatki turbiny z widocznà korozjà w˝erowà

metodami. Przyk∏adem zastosowania mogà byç pomiary chropowatoÊci implantów medycznych. 쐌 Kontrola procesu produkcji i kontrola jakoÊci W przemyÊle lotniczym kontroluje si´ jakoÊç powierzchni sto˝ka ochronnego rakiety, obrabianego metodà toczenia diamentem. Zwraca si´ uwag´ na falistoÊç, rozerwania, zawalcowania, zadziory – parametry wp∏ywajàce na aerodynamik´. Du˝e pole widzenia i mo˝liwoÊç analizowania tekstury w zakresie mikrometrów umo˝liwiajà precyzyjne okreÊlenie parametrów obróbki.

Rys. 2. Obraz powierzchni po frezowaniu, widoczne zadziory i rodzime defekty punktowe

wa istotnie na jakoÊç elementu, jego funkcjonalnoÊç, trwa∏oÊç oraz podatnoÊç na zniszczenie.

NPFLEX 3D Metrology System umo˝liwia pomiary topografii powierzchni na wszystkich etapach powstawania produktu, od powstania projektu do oceny produktu koƒcowego. 쐌 Badania laboratoryjne W badaniach laboratoryjnych wymagana jest du˝a elastycznoÊç dotyczàca zarówno mo˝liwoÊci pomiarowych, jak i zakresu analizy wyników. Metoda interferencji Êwiat∏a bia∏ego pozwala na dokonywanie bezkontaktowych pomiarów w 3D nawet w wypadku powierzchni niemo˝liwych do badania innymi

Rys. 3. Obraz powierzchni próbki po zniszczeniu

46

쐌 Analiza procesu zniszczenia Badania uszkodzonych i zniszczonych elementów pozwalajà na wprowadzenie zmian do procesu produkcji. Po∏àczenie nanometrycznej rozdzielczoÊci z mo˝liwoÊcià dokonywania wielokrotnej analizy pojedynczego skanu umo˝liwia uzyskanie w sposób bezkontaktowy trójwymiarowych danych z uszkodzonego obszaru próbki (rys. 3).

Przy u˝yciu NPFLEX mo˝na charakteryzowaç próbki o ró˝nych wymiarach i kszta∏tach bez koniecznoÊci wycinania fragmentów materia∏u. Urzàdzenie jest wyposa˝one w obiektywy z du˝à odleg∏oÊcià roboczà, umo˝liwia te˝ wiele wariantów mocowania próbek do badaƒ (rys. 4). Przestrzeƒ roboczà mo˝na równie˝ dostosowaç do wymiarów próbek. W wypad-

Rys. 4. NPFLEX z obiektywem o odleg∏oÊci roboczej 34 mm, pomiar hypoidalnego ko∏a z´batego

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

ku próbek o du˝ych wymiarach, takich jak ca∏y blok silnika, istnieje mo˝liwoÊç zdemontowania stolika pomiarowego. Dzi´ki zastosowaniu w g∏owicy optycznej opatentowanej technologii firmy Veeco uzyskano odpowiedni kàt apertury numerycznej dla du˝ych odleg∏oÊci roboczych. To sprawia, ˝e za pomocà NPFLEX mo˝na obrazowaç takie elementy topografii powierzchni, jak: g∏´bokie bruzdy, otwory o du˝ych ró˝nicach wysokoÊci.

Interferometr NPFLEX jest zaprojektowany w sposób uwzgl´dniajàcy warunki pracy w hali fabrycznej. Jest wyposa˝ony w granitowà podstaw´ zdolnà do wytrzymania obcià˝enia ponad 200 kg. Konstrukcja jest odporna na drgania. Innowacyjne rozwiàzanie chroniàce obiektyw przed uszkodzeniem uniemo˝liwia jego kontakt z próbkà.

NPFLEX mo˝e byç dostosowany do potrzeb konkretnego u˝ytkownika, m.in. mo˝e mieç nast´pujàce funkcje: – zastosowanie obrotowej g∏owicy optycznej pozwala na wielokrotne badania Êcian bocznych, ukoÊnych kraw´dzi i skoÊnych powierzchni, – modu∏ Through Transmissive Media oraz komora Êrodowiskowa umo˝liwiajà badania in-situ w warunkach zmiennych temperatur (ch∏odzenie i grzanie) materia∏ów dyspersyjnych o gruboÊci do 5 mm, – sk∏adane zwierciad∏o pozwala na obserwacje otworów dolnych i Êcian bocznych w elementach o kszta∏cie czaszy.

Opracowano na podstawie materia∏ów firmy Veeco Instruments Inc.

z czasopism zagranicznych Dziesi´ç zasad efektywnego i zrównowa˝onego projektowania Repas R: Ten Principles of Sustainable, Cost-Effective Design.

Machine Design, November 05/2009.

T∏umaczenie i opracowanie: Martyna Jachimowicz

Producenci z wielu bran˝ k∏adà coraz wi´kszy nacisk na zrównowa˝ony rozwój. Przy projektowaniu i konstruowaniu maszyn oprócz kosztów istotne znaczenie majà takie czynniki, jak bezpieczeƒstwo, zmniejszenie odpadów i zanieczyszczeƒ oraz zmniejszona energoch∏onnoÊç. Zrównowa˝one projektowanie wymaga przeanalizowania wydajnoÊci technologicznej, bezpieczeƒstwa konstrukcji, funkcjonalnoÊci, produktywnoÊci, zu˝ycia materia∏ów oraz konserwacji.

Zasady zrównowa˝onego projektowania sà nast´pujàce: 1. Wyeliminowanie zb´dnych mechanicznych elementów nap´du Uproszczone konstrukcje z∏o˝one tylko z kilku komponentów pracujà w sposób bardziej efektywny i sà taƒsze.

Stare technologie przenoszenia mocy przy u˝yciu serwonap´dów polegajàce na stosowaniu ∏aƒcuchów, mechanizmów z´batkowych, nap´dów Êlimakowych cz´sto sà przeszkodà w konstruowaniu wydajniejszych konstrukcji.

Przestarza∏e elementy cz´sto si´ zu˝ywajà, wymagajà cz´stych konserwacji.

Projektanci w coraz wi´kszym stopniu wykorzystujà zaawansowane sposoby projektowania i symulacje komputerowe w celu wyeliminowania zb´dnych komponentów z konstrukcji, np. wa∏ów transmisyjnych, a tak˝e kosztownych elementów hydraulicznych i pneumatycznych.

Korzystajàc z narz´dzi mechatronicznych, konstruktor mo˝e analizowaç zu˝ycie energii, budowaç wirtualne prototypy i dokonywaç wyboru najlepszego pod wzgl´dem mechanicznym rozwiàzania konstrukcyjnego. To rozwiàzanie pozwala na zmniejszenie zu˝ycia energii, obni˝enie kosztów konserwacji oraz na zwi´kszenie okresu sprawnoÊci urzàdzenia i jego niezawodnoÊci.

Konstruktorzy maszyn stosujà technologi´ nap´du bezpoÊredniego (direct drive motion) w celu poprawienia wydajnoÊci. Wspomniana technologia pozwala na tworzenie bardziej dok∏adnych, niezawodnych oraz bardziej wydajnych energetycznie urzàdzeƒ taƒszych w utrzymaniu.

Przyk∏adowo wymiana przek∏adni Êlimakowej na nap´d bezpoÊredni przy u˝yciu si∏ownika spowodowa∏a wzrost

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

wydajnoÊci mechanicznej maszyny z 29 do 98%. Zastosowanie technologii nap´du bezpoÊredniego pozwala na stosowanie mniejszych serwonap´dów, co skutkuje zu˝yciem mniejszej iloÊci energii.

2. Zmniejszenie masy niezb´dnych komponentów mechanicznych Po wyeliminowaniu wszystkich zb´dnych elementów konstrukcyjnych, nast´pnym krokiem jest zmniejszenie masy pozosta∏ych elementów. W tym celu stosuje si´ zaawansowane narz´dzia do analizy napr´˝eƒ i odkszta∏ceƒ oraz modelowania konstrukcji. To pozwala projektantom na dobór alternatywnych materia∏ów, które sà l˝ejsze i poprawiajà wydajnoÊç energetycznà urzàdzenia.

Metody projektowania szeroko stosowane w przemyÊle lotniczym pozwalajà na zmniejszenie wagi elementów konstrukcji bez zmiany jej wytrzyma∏oÊci. Korzystajàc z metod projektowania 3D (CAD, MES), mo˝na zaprojektowaç elementy o bardziej skomplikowanych kszta∏tach. Zaawansowane techniki wytwarzania umo˝liwiajà uzyskanie po˝àdanych kszta∏tów bez koniecznoÊci stosowania dalszej obróbki wykaƒczajàcej.

3. Zastàpienie nap´du hydraulicznego elektrycznym Tam gdzie jest to mo˝liwe, zamiast hydraulicznych i pneumatycznych elementów nap´du nale˝y stosowaç nap´d elektryczny (rys. 1). Elementy hydrauliczne i pneumatyczne pomimo ni˝szych kosztów poczàtkowych sà dro˝sze w eksploatacji i wp∏ywajà na wy˝sze koszty energii.

Rys. 1. Nap´dy elektryczne, np. TL-Series firmy Rockwell Automation korzystajà z oprogramowania narz´dziowego RSLogix 5000 firmy Rockwell, pozwalajàcego na okreÊlenie profili obcià˝eƒ i ruchu, które zadecydujà o wyborze odpowiedniego silnika liniowego, a nast´pnie mogà szybko skonfigurowaç system sterowania ruchem

47

Nap´dy elektryczne ∏àczà du˝à szybkoÊç z du˝à dok∏adnoÊcià, powtarzalnoÊcià i niezawodnoÊcià. Ponadto ich modu∏owa konstrukcja pozwala na stosowanie w wielu typach maszyn.

4. Przeprowadzanie kontroli po zaprojektowaniu elementów mechanicznych konstrukcji, ale przed projektowaniem uk∏adu sterowania Kontrola bezpieczeƒstwa konstrukcji pozwala in˝ynierom na okreÊlenie ryzyka we wczesnym stadium powstawania projektu. Sprawdzenie dotyczy stopnia zintegrowania uk∏adu sterowania i pomaga w doborze architektury tego uk∏adu. Wbudowanie systemu kontroli bezpieczeƒstwa w uk∏ad sterowania umo˝liwia skrócenie czasu wytwarzania urzàdzenia, a u˝ytkownikom pozwala na optymalizacj´ produkcji dzi´ki zautomatyzowanemu systemowi, który steruje pracà maszyny w sposób bardziej efektywny i bezpieczny (rys. 2).

Rys. 2. GuardMotion jest nowoczesnym rozwiàzaniem w zakresie bezpieczeƒstwa maszynowego, umo˝liwia konstruktorom maszyn wprowadzenie rozwiàzaƒ zwi´kszajàcych bezpieczeƒstwo u˝ytkowania i zapewniajàcych maksymalne wykorzystanie mo˝liwoÊci maszyn

5. Zabezpieczenie i kontrola dost´pu do ruchomych cz´Êci JeÊli ryzyko zwiàzane z u˝ytkowaniem danej maszyny nie mo˝e zostaç wyeliminowane, wówczas instaluje si´ bariery ochronne. Niezamontowane na sta∏e zabezpieczenia, takie jak zdejmowalne wahliwe lub przesuwne kurtyny bezpieczeƒstwa, sà stosowane, gdy konieczny jest cz´sty dost´p do niebezpiecznego obszaru. W innych wypadkach zintegrowany system bezpieczeƒstwa monitoruje obecnoÊç operatora maszyny.

Zintegrowany system bezpieczeƒstwa jest przydatny do tych zastosowaƒ, w których konieczne sà zaawansowane funkcje. Prawid∏owo zaprojektowany system bezpieczeƒstwa i zabezpieczenia redukujà czas dost´pu i powodujà, ˝e maszyna staje si´ bezpieczniejsza, a jej praca bardziej wydajna.

6. Zintegrowane systemy bezpieczeƒstwa zmniejszajà z∏o˝onoÊç uk∏adu sterowania Coraz cz´Êciej ∏àczy si´ standardowe funkcje sterowania z funkcjà kontroli bezpieczeƒstwa maszyn, co pozwala uniknàç podwójnego oprzyrzàdowania, wp∏ywa na zwi´kszenie produktywnoÊci i zmniejszenie kosztów produkcji.

48

Zintegrowane kontrolery bezpieczeƒstwa zmniejszajà liczb´ specjalnych elementów zabezpieczajàcych znajdujàcych si´ w hali produkcyjnej, a tak˝e liczb´ operacji zwiàzanych z utrzymaniem ruchu. BezpoÊrednià korzyÊcià dla u˝ytkowników maszyn jest mniejsza liczba awarii oraz wi´ksza ˝ywotnoÊç maszyny, przy mniejszych nak∏adach na konserwacj´. Ponadto zintegrowane systemy sterowania i kontroli zapewniajà szerszy dost´p do danych operacyjnych maszyny i pozwalajà na Êledzenie jej stanu. Zmniejsza to liczb´ przerw w pracy i ponownych rozruchów maszyny.

Kontrolery pr´dkoÊci sterujà dzia∏aniem takich urzàdzeƒ jak lampki kontrolne, kurtyny Êwietlne oraz wy∏àczniki bezpieczeƒstwa. Kontrolery pr´dkoÊci zmniejszajà pr´dkoÊç roboczà maszyny do poziomu bezpiecznego zarówno dla urzàdzenia, jak i dla operatora. Kontrolery pr´dkoÊci pozwalajà operatorowi dokonywaç przeglàdu oraz wykonywaç inne zadania, podczas gdy maszyna pozostaje w ruchu.

Ich stosowanie zwi´ksza równie˝ okres sprawnoÊci maszyny i zmniejsza zu˝ycie energii, poniewa˝ maszyna nie musi byç cz´sto wy∏àczana i ponownie uruchamiana.

Innym sposobem skojarzenia kontroli bezpieczeƒstwa ze standardowym systemem sterowania maszynà jest po∏àczenie sieciowe. Wprowadzenie po∏àczeƒ sieciowych daje producentom wiele korzyÊci, w tym: zwi´kszenie wydajnoÊci produkcji, zmniejszenie okablowania na hali fabrycznej, lepszà diagnostyk´ maszyn i urzàdzeƒ, szybszy dost´p do wszelkich danych zwiàzanych z pracà urzàdzeƒ.

Sieç umo˝liwia bezprzewodowà komunikacj´ i ca∏kowità automatyzacj´ procesu produkcji.

7. Rozmieszczenie kontrolerów i urzàdzeƒ sprz´gajàcych w pobli˝u miejsca stosowania Podczas gdy wiele urzàdzeƒ sterujàcych jest montowanych w szafach sterowniczych, mo˝liwe jest przeniesienie ca∏ego uk∏adu sterujàcego w po∏o˝enie znajdujàce si´ blisko maszyny.

Standardowe elementy automatyki, tzn. kontrolery, rozruszniki silnika, nap´dy, czujniki, styczniki, elementy sieciowe, skrzynki rozdzielcze, urzàdzenia I/O i HMI mogà byç rozmieszczone bezpoÊrednio na maszynie (on-machine).

Niektóre podzespo∏y sterowania montowano na maszynach od zawsze, jednak zmiana polega na liczbie podzespo∏ów przeniesionych bli˝ej miejsca dzia∏ania aplikacji.

Rozwiàzanie on-machine skraca czas projektowania i instalacji, a tak˝e czas monta˝u ca∏ego uk∏adu sterowania.

To rozwiàzanie pozwala równie˝ na wyeliminowanie b∏´dów zwiàzanych z instalacjà.

8. Rozwój kodowania modu∏owego Programowanie elementów automatyki jest kosztowne i poch∏ania oko∏o 80% kosztów projektowania i wykonania ca∏ego uk∏adu sterowania. Wykorzystanie do programowania standardowych metod programowania i modeli pozwala na skrócenie czasu programowania, diagnozowania i konserwowania systemu.

9. Lepsze wykorzystanie diagnostyki Urzàdzenia zbierajàce dane sà obecnie integralnà cz´Êcià kontrolerów. Umo˝liwia to monitorowanie i zapobieganie ewentualnym uszkodzeniom maszyny.

Urzàdzenia wyposa˝one w po∏àczenia z siecià Internet i Ethernet pozwalajà na wykrywanie uszkodzeƒ na odleg∏oÊç. Wp∏ywa to na obni˝enie kosztów przez wyeliminowanie kosztów dojazdu i przeglàdu na miejscu.

10. Wbudowanie systemów IT do maszyny Urzàdzenia IT, w które sà wyposa˝one maszyny, mogà dostarczaç informacji na temat wydajnoÊci energetycznej oraz ca∏kowitej sprawnoÊci wykorzystywanego sprz´tu.

Systemy IT zwi´kszajà tak˝e korzyÊci wynikajàce ze stosowania systemów monitorujàcych track-and-trace. Dzi´ki tym systemom u˝ytkownik mo˝e przeÊledziç ca∏y proces produkcyjny i wprowadziç ewentualne zmiany.

ROK WYD. LXIX 앫 ZESZYT 1/2010

Z KRAJU I ZE ÂWIATA 쮿 Precision Urban Hopper to niewielki robot, majàcy wielkoÊç pude∏ka na buty, którego na potrzeby wojska opracowa∏a firma Boston Dynamics z Massachusetts. Robot porusza si´ na czterech sporych kó∏kach i potrafi przeskoczyç przeszkod´ o wysokoÊci nawet 7,5 m dzi´ki poruszanej t∏okiem „nodze”. Robot wyposa˝ony jest w system GPS i ma pomóc w dzia∏aniach zwiadowczych na terenie miast. 쮿 Z raportu, który powsta∏ w 2009 r. na potrzeby Polskiej Agencji Rozwoju Przedsi´biorczoÊci w ¸ódzkim Regionalnym Parku Naukowo-Technologicznym, wynika, ˝e w Polsce sà modne technoparki, a ich rozwój zwiàzany jest ze strategià UE, która w znaczàcy sposób finansuje te inicjatywy. W polskie technoparki zainwestowano 650 mln z∏, a po∏owa tych Êrodków pochodzi∏a z funduszy unijnych. Zgodnie z raportem w Polsce jest 47 tzw. inicjatyw parkowych, w których dzia∏ajà 583 firmy i pracuje ponad 17 tys. osób. 쮿 Fundacja na rzecz Nauki Polskiej po raz kolejny wyró˝ni∏a polskich uczonych, których odkrycia i osiàgni´cia zapewniajà Polsce miejsce w nauce Êwiatowej. W dziedzinie nauk humanistycznych i spo∏ecznych nagrod´ otrzyma∏ prof. Jerzy Strzelczyk z Instytutu Historii Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu. Prof. Andrzej Koliƒski z Wydzia∏u Chemii Uniwersytetu Warszawskiego otrzyma∏ nagrod´ za dzia∏alnoÊç w dziedzinie nauk przyrodniczych i medycznych. W dziedzinie nauk Êcis∏ych nagrod´ otrzyma∏ prof.

Józef BarnaÊ z Instytutu Fizyki Uniwersytetu im. A. Mickiewicza i Instytutu Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu, a w dziedzinie nauk technicznych prof. Bogdan Marciniec z Wydzia∏u Chemii Uniwersytetu im. A. Mickiewicza. 쮿 Japoƒski producent komputerów NEC przedstawi∏ wynalazek nazwany Tele Scouter. Zintegrowano w nim oprawki do okularów z minikomputerem i monitorem, a ca∏oÊç funkcjonuje jako t∏umacz.

S∏owa wypowiedziane przez rozmówców sà nagrywane, a nast´pnie przesy∏ane do serwera, gdzie zostajà przeanalizowane i przet∏umaczone. Serwer przesy∏a t∏umaczenie w formie tekstowej do Tele Scoutera interlokutora, który na monitorze czyta je ju˝ w swoim j´zyku. Urzàdzenie jest na razie w stadium eksperymentalnym.

Z ARCHIWUM

Ocenia

si´, ˝e Stany Zjednoczone wyprodukowa∏y w r. 1967 20,3 mln ton papieru, a wi´c o 100 tys. ton wi´cej ni˝ przed rokiem oraz 21,9 mln ton tektury i kartonu.

Polska

eksportuje ok. 1100 ró˝nych asortymentów narz´dzi skrawajàcych, precyzyjnych i pomiarowych elektrycznych i pneumatycznych. Obecnie narz´dzia takie produkuje 67 zak∏adów, nie liczàc wytwórców spó∏dzielczoÊci pracy.

Po

raz czwarty Paƒstwowy Inspektorat Gospodarki Paliwowo-Energetycznej, NOT i Trybuna Ludu og∏osi∏y konkurs oszcz´dzania paliw i energii.

Ogólna suma nagród w konkursie wynosi 1 325 000 z∏, w tym nagroda pierwsza – 100 tys. z∏ oraz dwie drugie po 50 tys. z∏.

Prezydium

Komitetu Nauki i Techniki zapowiedzia∏o uruchomienie w najbli˝szym czasie dwóch zak∏adów wytwarzajàcych tlenek glinu. Tym samym sprawa produkcji aluminium z glinu, wed∏ug oryginalnej metody, ruszy wreszcie z miejsca.

Produkcja

tworzyw sztucznych w Stanach Zjednoczonych osiàgn´∏a w ub. r. poziom 6570 tys. ton.

Ponad 2/3 tej produkcji to tworzywa polimeryzacyjne: polietylen 1736, tworzywa winylowe 1301 i styrenowe 1153 tys. ton.

Âwiatowe

zapotrzebowanie na rud´ ˝elaznà nieustannie roÊnie, co powoduje, ˝e wzrasta równoczeÊnie zale˝noÊç krajów – producentów ˝elaza i stali od importu surowca. W 1950 roku 17% przetopionej na Êwiecie rudy ˝elaza pochodzi∏o z importu.

W 1964 roku udzia∏ ten wzrós∏ do 30%, a w roku bie˝àcym prawdopodobnie do 33%. Przewiduje si´, ˝e w 1975 roku udzia∏ importowanej rudy w Êwiatowej produkcji ˝elaza osiàgnie 36%.

W

ed∏ug stanu na dzieƒ 1 stycznia br. przemys∏ polski produkuje 6035 wyrobów powszechnego u˝ytku uprawnionych do oznaczania znakiem jakoÊci. W tej liczbie 153 wyroby posiadajà atest klasy Q, 5131 oznaczonych jest jedynkà, a 751 – tzw. znakiem kontrolnym.

Przeglàd Mechaniczny nr 6/1968

Nast´pny zeszyt Komputerowa analiza napr´˝eƒ MES wybranych elementów metalowego sprz´g∏a podatnego skr´tnie – w artykule przedstawiono wyniki przeprowadzonej analizy napr´˝eƒ wybranych elementów metalowego sprz´g∏a podatnego skr´tnie z wykorzystaniem metody elementów skoƒczonych, do zamodelowania oraz symulacji komputerowej obcià˝eƒ poszczególnych podzespo∏ów zastosowano program Autodesk Inventor 2009.

Aplikacja gospodarki narz´dziowej dla NX – w pracy opisano aplikacj´ wspomagajàcà gospodark´ narz´dziowà, pozwalajàcà na przechowywanie zbioru danych oraz na ich ∏atwy eksport do systemu NX, przedstawiona w artykule aplikacja mo˝e zostaç wykorzystana do zarzàdzania narz´dziami skrawajàcymi w systemie CAD/CAM oraz byç inspiracjà do tworzenia technologicznych baz danych usprawniajàcych dzia∏anie firm i przedsi´biorstw.

Techniki szybkiego prototypowania – przedstawiono mo˝liwoÊci, jakie daje zastosowanie technik szybkiego prototypowania, omówiono podstawy procesu rapid prototyping oraz podano obszary zastosowania tych metod, a tak˝e ich g∏ówne zalety i wady, w zamieszczonej w pracy tabeli zestawiono najcz´Êciej stosowane techniki rapid prototyping z podaniem nazwy i krótkiej charakterystyki procesu.

Przeglàd eksperymentalnych metod badaƒ uk∏adów dolotowych t∏okowych silników spalinowych – w artykule dokonano przeglàdu i krótkiego opisu eksperymentalnych metod badaƒ uk∏adu dolotu powietrza, g∏ównie w aspekcie strat przep∏ywu powietrza, warunków przep∏ywu strugi powietrza i nape∏nienia cylindrów t∏okowego silnika spalinowego, w przeglàdzie uwzgl´dniono metod´ Tanaki, nast´pnie opisano metod´ Hubera i jej modyfikacje przeprowadzone w WAT oraz metody opracowane w Instytucie Pojazdów PW przez F. Rawskiego. Przeglàd koƒczy opis metody Hartenberga.