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

ROK WYD. LXIX
PRZEGLÑD MECHANICZNY
Miesi´cznik naukowo-techniczny
ROK ZA¸O˚ENIA
1935
STYCZE¡ 2010 • NR 1/10
WYDAWCA:
Instytut Mechanizacji Budownictwa
i Górnictwa Skalnego
ul. Racjonalizacji 6/8
02-673 Warszawa
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∏
SPIS TREÂCI
PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE
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
Systemy transferu technologii w Polsce, Irlandii,
Finlandii i Niemczech – Aneta Masternak-Janus,
Andrzej Kocaƒda
Badania symulacyjne i szybkie prototypowanie
ruchu robota czterono˝nego o strukturze ssaka
– Maciej T. Trojnacki
Pojazdy ekologiczne – przysz∏oÊç samochodów
hybrydowych – Antoni Szumanowski
Mobile robot with hydrostatic drive controlled
by PLUS+1 module – Artur Guzowski, Andrzej
Sobczyk
METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE
Urzàdzenie do badania topografii powierzchni
próbek wielkowymiarowych
Z CZASOPISM ZAGRANICZNYCH
Dziesi´ç zasad efektywnego i zrównowa˝onego
projektowania – t∏umaczenie i opracowanie
Martyna Jachimowicz
str.
3
17
24
31
39
43
45
47
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
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
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 1

Przeglàd Mechaniczny No. 1/2010
PL ISSN 0033-2259
Summaries of main article
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.
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.
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.
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.
Przeglàd Mechaniczny N o 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 N o . 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.: Cbcntvs nhfycathf nt[-
yjkjubb d Gjkmit> Bhkfylbb> Abykfylbb b Uthvfybb.
Przeglàd Mechaniczny N o . 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.: Chfdybntkmyst bccktljdfybz cbcntvs
vbrhjghjwtccjhyjuj htuekbhjdfybz lkz cbcntv>
ghbdjlbvs[ d ldb;tybt ublhfdkbxtcrbvb ldbufntkzvb
vfks[ crjhjcntq. Przeglàd Mechaniczny N o . 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.: Cbvekzwbjyyst bccktljdfybz b ,scnhjt
ghtlcnfdktybt ldb;tybz xtneht[yj;yjuj hj,jnf cj
cnhernehjq dcfcsdf/otq ujkjdrb. Przeglàd Mechaniczny
N o . 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 ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje
Jubileusz „Przeglàdu Mechanicznego”
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:
Rozwój metod obliczeniowych
Rozwój materia∏ów konstrukcyjnych
Rozwój nap´dów pojazdów
Rozwój nap´dów hydraulicznych
Od Wydawcy
Rozwój technologii budowy
maszyn
Rozwój uk∏adów sterowania
maszyn
Patronat honorowy nad obchodami
jubileuszu „Przeglàdu Mechanicznego”obj´li:
Waldemar Pawlak – Wicepremier,
Minister Gospodarki
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,
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
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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. 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.
4
ROK WYD. LXIX 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 rocznikach
„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∏wyrobów hutniczych
– PM nr 10/1937), znakomity specjalista
w zakresie podstaw budowy
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,
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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)
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
Najszybszy pociàg Êwiata
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 po-
Êwi´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
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
6
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje
Zagadnienia paliwowe w roku 1935
Dr in˝. B. Szczeniowski
Docent Politechniki Warszawskiej
CHCÑC 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,
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
Polimeryzacja gazów.
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 m 3 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
Patrz: „Oil and Gas”, 1935
2
Patrz; Z. d. V. D. I. Nr. 32/1935
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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∏owych 3 . 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
„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
8
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje
EUROTOOL 2009
Kolejna edycja targów EURO-
TOOL 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 m 2 . 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 TECH-
NOLOGIE 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
i pozwala na gotowo fot. am
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 ustawiania
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 RO-
MATEX 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.
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 9

problemy • nowoÊci • informacje
fot. am
ZAK¸ADY MECHANICZNE „TAR-
NÓW” 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 WAWELSKIE-
GO otrzyma∏a firma STIGAL za wypalark´
plazmowà sterowanà CNC
DYNAMIC produkcji firmy STIGAL
MA¸EGO SMOKA WAWELSKIE-
GO 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 WAWELSKIE-
GO 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 WAWELSKIE-
GO otrzyma∏a firma PRIMA POLSKA
Sp. z o.o. za urzàdzenie pomiarowe
FLATSCOPE 2D CNC produkcji
firmy Werth Messtechnik GmbH
– w kategorii oprzyrzàdowanie
technologiczne
MA¸EGO SMOKA WAWELSKIE-
GO 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-
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
∏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”.
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 po-
Êwi´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´.
10
ROK WYD. LXIX 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.
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
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 11

Fot. 1 (mj)
problemy • nowoÊci • informacje
BLECH Polska 2009
Fot. 2 (mj)
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 m 2 . 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 +
Fot. 3 (mj)
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 wykrawajàco-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. Szlifierki
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.
Specjalistyczne Targi Techniki i Wyposa˝enia Warsztatów
– IHM PROFI 2010
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.
12
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010

problemy • nowoÊci • informacje
ROK WYD. LXIX 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
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
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
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)
Fot. 3. Specjalne przewody ciÊnieniowe
dla nowej generacji silników wykonane
sà z materia∏u b´dàcego po∏àczeniem
dzianiny i gumy (fot. ContiTech)
na surowcach odnawialnych oraz
zwi´kszaç efektywnoÊç instalacji
klimatyzacyjnej.
P∏ytka CoroThread ®
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.
14
ROK WYD. LXIX 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
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.
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 15

problemy • nowoÊci • informacje
16
ROK WYD. LXIX 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
Prof. 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.
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, zdecydowano
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∏-
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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
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
MR160 GMSW320
Ch∏onnoÊç w∏aÊciwa, cm 3 159,7 325,7
CiÊnienie nominalne, bar 250 140
Moment nominalny, Nm 635 540
Min. obroty, obr/min 1 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.
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 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 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
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 dm 3 /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.
20
ROK WYD. LXIX 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 1/2 16 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 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 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,
rozszerzajàc tym samym zakres ich stosowania. Dobierajàc
odpowiednie parametry regulatorów uda∏o
si´ uzyskaç dla silnika orbitalnego (V min
= 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 (V min
= 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
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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.
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-techno-
24
ROK WYD. LXIX 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 bezpo-
Êrednim 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 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 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
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.
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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∏asnych
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´dzyna-
28
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010

odowych, 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:
Agencja Rozwoju Przemys∏u (ARP), wÊród dzia∏aƒ
której mo˝na wymieniç inicjowanie tworzenia parków
przemys∏owych i technologicznych opartych na
majàtku restrukturyzowanych przedsi´biorstw oraz
pomoc w wyszukiwaniu partnerów gospodarczych,
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,
Krajowa Izba Gospodarcza (KIG), g∏ównie
prowadzàca dzia∏alnoÊç szkoleniowà i doradczà w
zakresie promocji i wdra˝ania innowacji w firmach,
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,
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,
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 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.
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 bezpo-
Êrednie 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”
30
ROK WYD. LXIX 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,
l 0
– przesuni´cie osi obrotu stopy wzgl´dem osi obrotu
nogi w pozycji poczàtkowej,
x Bj
, y Bj
– wspó∏rz´dne punktów B j
w uk∏adzie Rxyz
korpusu,
α, β, γ – kàty: przechylenia, pochylenia i obrotu korpusu
robota wzgl´dem nieruchomego uk∏adu odniesienia
OXYZ,
θ ij
– kàt przegubowy zwiàzany z obrotem i-tego cz∏onu
j-tej nogi,
u RC
– pr´dkoÊç ustalonego ruchu post´powego korpusu
.
robota do przodu lub ty∏u,
γ C
– maksymalna pr´dkoÊç kàtowa, z jakà obraca si´
korpus robota,
u i.j
– sygna∏ sterujàcy serwomechanizmem realizujàcym
obrót i-tego cz∏onu j-tej nogi,
s j
– 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.
[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 anima-
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 31

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
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 l U
powodowa∏o ruch
pod∏u˝ny korpusu robota, boczne l V
– ruch boczny,
skr´cenie l R
– ruch obrotowy, natomiast równoczesne
wychylenie pod∏u˝ne i skr´cenie dêwigni d˝ojstika
– zakr´canie.
Ustawienie przepustnicy l P
determinuje pr´dkoÊç
ruchu ustalonego robota:
p RC
= (–l P
+ 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 u RC
jest okreÊlana z zale˝noÊci:
u RC
= p RC
sgn(–l U
), m/s (2)
maksymalna pr´dkoÊç
.
kàtowa obrotu w∏asnego
korpusu robota γ C
jako:
.
γ C
= 250 sgn(–l R
)p RC
π/180, rad/s (3)
a maksymalna pr´dkoÊç ruchu bocznego v RC
z równania:
v RC
= p RC
sgn(–l V
), m/s (4)
Promieƒ zakr´tu robota jest okreÊlany na podstawie
wielkoÊci skr´cenia dêwigni d˝ojstika l R
z zale˝noÊci:
R = l R
/50 + 2,5 sgn(–l R
), 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 = l max
= 0,06 m, h – wysokoÊç kroku
– 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 B j
[20] (dla ruchu
obrotowego i zakr´cania dodatkowo obrót γ) w uk∏adzie
nieruchomym OXYZ,
5. Transformacja wspó∏rz´dnych punktów B j
do
uk∏adu Rxyz zwiàzanego z korpusem robota,
6. Rozwiàzanie zadania odwrotnego kinematyki
– okreÊlenie kàtów θ i,j
,
7. Obliczenie pr´dkoÊci . .. i przyspieszeƒ kàtowych
w przegubach robota (θ i,j
, θ i,j
),
8. OkreÊlenie wspó∏rz´dnych Êrodka masy robota
x CG
, y CG
, z CG
w uk∏adzie zwiàzanym z korpusem robota,
9. Wyznaczenie sk∏adowych si∏ dzia∏ajàcych na
Êrodek masy robota G x
, G y
, G z
w uk∏adzie zwiàzanym
z korpusem robota,
10.OkreÊlenie teoretycznego po∏o˝enia punktu
zerowego momentu – x ZMP
, y ZMP
, z ZMP
w uk∏adzie zwiàzanym
z korpusem robota,
11.Wyznaczenie sterowaƒ serwomechanizmów u i.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.
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,
32
ROK WYD. LXIX 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.
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´ przeprowadzono
dla danych: p RC
= 0,03 m/s (pr´dkoÊç
ruchu ustalonego), l = 0,06 m (d∏ugoÊç kroku),
h = 0,03 m (wysokoÊç kroku), l 0
= 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
p RC
, 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 B 1
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 B 1
i B 2
nóg
robota w uk∏adzie Rxyz w trakcie ruchu do przodu
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 33

i B 2
stóp robota w uk∏adzie Rxyz zwiàzanym z jego
korpusem, z zaznaczeniem w nawiasach kolejnoÊci
przenoszenia nóg oraz charakterystycznych chwil
czasu t 0
– t 4
. Dla punktu B 3
kszta∏t toru ruchu jest
podobny do B 2
, a dla B 4
do B 1
, co wynika z przyj´tej
sekwencji przestawieƒ nóg. Wszystkie wartoÊci
pokazano w uk∏adzie Rxyz zwiàzanym z robotem.
Charakterystyczne chwile czasu wynoszà odpowiednio:
t 0
= 0,5 s, t 1
= 1,5 s, t 2
= 2,5 s, t 3
= 3,5 s,
t 4
= 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
Rys. 4. Pr´dkoÊci kàtowe w przegubach robota z zaznaczeniem
maksymalnych wartoÊci podanych przez producenta dla napi´cia
zasilajàcego 6 [V]
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
x 0
Êrodka masy korpusu 1) .
Symulacja 2
Kolejnà symulacj´ przeprowadzono dla przypadku
ruchu obrotowego
.
robota w lewo i nast´pujàcych
parametrów: γ C
= 7,5 °/s (maksymalna pr´dkoÊç
kàtowa obrotu korpusu), h = 0,03 m (wysokoÊç
kroku), l 0
= 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 γ C
,
a nast´pnie od γ C
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 ogranicze-
1)
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 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 symulacji 2) .
Badania eksperymentalne
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.
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]
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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 pojedynczych
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.
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∏adzinie 3) .
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)
3)
Film prezentujàcy ruch robota do przodu po wyk∏adzinie
zamieszczony jest pod adresem: http://pl.youtube.com/
watch?v=QNROENAMnQY.
36
ROK WYD. LXIX 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).
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)
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 przeprowadzonej
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 (s 3
= 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 (s 2
= 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 lewo 4) .
4)
Film prezentujàcy obracanie si´ robota w lewo na ∏awce
zamieszczony jest pod adresem: http://pl.youtube.com/
watch?v=BLBNsaocdnQ.
Rys. 16. Sygna∏y ze styczników w stopach robota
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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 (s 1
= 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 ruchy 5) .
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.
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.
38
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010

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-
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.
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
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).
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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
***
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.
40
ROK WYD. LXIX 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
CO 2
. Pami´taç nale˝y, ˝e wskaênik
emisji CO 2
jest wynikiem zu˝ycia
energii. Czyli im mniej i sprawniej
jà zu˝ywamy, tym mniej emitujemy
CO 2
. Transport drogowy jest
odpowiedzialny za ok. 30% emisji
CO 2
. 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):
Zu˝ywajà minimum energii
przy maksimum sprawnoÊci ogólnej.
Cechujà si´ najni˝szym poziomem
emitowanego ha∏asu.
Sà bezpieczne przy zastosowaniu
techniki automatycznej
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 odpowiednio
du˝à g´stoÊcià energii
a g´stoÊcià mocy. Coraz cz´Ê-
Rys. 5. Nap´d z przek∏adnià planetarnà o dwóch stopniach swobody: a) nap´d Toyoty
(1995-96), b) nap´d Szumanowskiego (1994)
Rys. 6. Nap´d z dwoma przek∏adniami planetarnymi o dwóch stopniach swobody GM
Alisson stworzony przez Daimlera, a tak˝e w autobusach Solaris
ciej rozwa˝a si´ jako wspomagajàce êród∏o mocy
super- lub ultrakondensatory elektrolityczne o bardzo
ma∏ej pojemnoÊci elektrycznej, ale o zdolnoÊciach
przenoszenia obcià˝eƒ pràdowych nawet
wyra˝onych wartoÊcià 500 A. Niestety podra˝a to
koszt nap´du.
Koszt energii okreÊla
si´ wskaênikami jej iloÊci
(MJ/l). Podobnie w (g/km)
na km opisuje si´ emisj´
CO 2
. 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 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?
Bezpieczeƒstwo energetyczne: umiarkowane
zu˝ycie ropy naftowej w transporcie.
Ograniczenie emisji CO 2
.
Polepszenie jakoÊci powietrza dla obszarów
krytycznych (miasta).
Z∏agodzenie kryteriów zwiàzanych z emisjà spalin
powsta∏ych od chwili produkcji a˝ do spalania paliw
w pojeêdzie.
Samochód elektryczny (BEV) u˝ytkowany w
mieÊcie.
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.
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 ZESZYT 1/2010

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.
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
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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 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. 4 th 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.
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∏y-
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 45

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
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.
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
metodami. Przyk∏adem zastosowania mogà byç pomiary
chropowatoÊci implantów medycznych.
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.
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. 3. Obraz powierzchni próbki po zniszczeniu
Rys. 4. NPFLEX z obiektywem o odleg∏oÊci roboczej 34 mm,
pomiar hypoidalnego ko∏a z´batego
46
ROK WYD. LXIX 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
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
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010 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.
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.
48
ROK WYD. LXIX ZESZYT 1/2010

Z KRAJU I ZE ÂWIATA
Nast´pny zeszyt
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.
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.
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.
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%.
Wed∏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
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.