ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор аналогов 7
1.1 4WD Smart Robot Car 8
1.2 Робот Yahboom 6WD smart robot 9
1.3 Leo Rover 4WD 11
2 Анализ основных элементов конструкции робота 14
2.1 Анализ шасси 14
2.1.1 Шасси «Автомобильного» типа 14
2.1.2 Полноуправляемое шасси 15
2.1.3 Г усеничное шасси 15
2.2 Анализ типов подвески 16
2.2.1 Пассивная подвеска 16
2.2.2 Активная подвеска 17
3 Выбор основных элементов конструкции робота 18
4 Комплектующие 20
4.1 Движители и контроллеры управления скоростью 20
4.2 Бортовой вычислитель 23
4.3 Плата расширения для бортового ПК 25
4.4 Камера 25
4.5 Wi-Fi модуль 27
5 Особенности платформы 30
5.1 Колесный блок 32
5.2 Активная система подвески 33
5.3 Манипулятор 35
5.4 Центральная платформа робота 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42
В настоящее время мобильная робототехника проникает все в большее количество сфер нашей жизни. Роботы, разработанные такими компаниями как Boston Dynamics, iRobot, KUKA Roboter, используются на промышленных предприятиях и для автоматизации рутинных домашних дел.
В тоже время одними из наиболее востребованных на рынке, являются роботы способные работать в условиях чрезвычайных ситуаций и производящие разведку новых планет, роботы военного и бытового назначения. В связи с чем появляется потребность специалистах, которые могут проектировать, программировать и управлять этими роботами.
Поэтому эта работа посвящена проектированию малогабаритного шестиколесного робота с манипулятором для учебных целей
Целью данной работы является создание с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР) и компьютерного моделирования 3D - модели робота и последующего изготовления его функционирующего образца с помощью технологий трехмерной печати АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) пластиком методом FDM (filament deposition manufacturing).
Далее приведены технические требования, которым должен отвечать образец:
• преодолевать препятствие высотой 150 мм
• иметь возможность взаимодействовать с окружающим миром
• время автономной работы не менее 40 минут
• масса робота не более 8 кг
• габаритные размеры робота не более (д x ш x в) 400 х 400 х 400 мм
• иметь возможность работать в режиме телеуправления
• минимальная дальность связи 50 метров
• иметь возможность поднять груз до 2 кг
• угол обзора не менее 120 градусов
• высокий потенциал модернизации
Задачи, поставленные перед работой:
• рассмотреть существующие аналоги
• выбрать основные детали конструкции робота
• произвести подбор комплектующих
• разработать 3D модель робота согласно выбранным комплектующим
• собрать и протестировать робота
Разработанная конструкция шестиколесного робота является многофункциональной. Данный учебный робот можно использовать для проведения лабораторных и практических работ для студентов старших курсов обучающихся по направлению «Робототехника» и смежным курсам. Так же данный робот можно использовать на предприятиях для повышения квалификации работников.
В ходе выполнения данной работы были выполнены все поставленные в начале задачи. Задачи, поставленные перед работой:
• были рассмотрены существующие аналоги
• произведен анализ и выбор основных деталей конструкции робота
• произведена подборка комплектующих
• разработана 3D модель робота согласно выбранным
комплектующим
• робот был собран и протестирован в рамках робототехнических соревнований «Кубок РТК» (Рис. 30).
Основные плюсы разработанного робота:
• наличие активной подвески, которая позволяет преодолевать препятствия 180 мм в высоту
• высокая манёвренность, достигается всеми поворотными колесами
• наличие 5-звеного манипулятора
• относительная простота в разработке программного обеспечения обусловлена использованием Raspberry Pi 3 B+
• емкость аккумуляторов 12Ач, что позволяет роботу работать до 1 часу
• дальность связи на открытой местности около 100 м
• модульный принцип построения платформы
• активное использование в разработке 3D печати, дешёвых и доступных материалов
• широкоугольная поворотная камера с углом обзора 175°
• габаритные размеры робота (д x ш x в) 400 х 260 х 270 мм
• манипулятор способен подымать массу до 3 кг