Тема: Микроконтроллерное устройство дистанционного управления манипулятором

Робот (от чеш. robot, robota - занятие, труд, также rob - раб) - машина, механическая, электрическая или программная, которая частично или полностью способна выполнять функции человека. Впервые термин «робот» был введен в научно-фантастической пьесе «Rossumovi univerzalni roboti» (R.U.R, «Россумские универсальные роботы») Карелом Чапеком в 1920году, где роботами назывались люди, выращенные из искусственных материалов а так же состоящие из различных механизмов. С развитием электроники и механики появилась робототехника - отдельная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных систем и разработкой роботов и кибернетика - наука о закономерностях, алгоритмах и процессах управления самых различных системах (и не только машинных) [4].
В современном мире практически невозможно представить жизнь без роботов, ведь они с каждым днем все больше и больше внедряются в повседневную жизнь, облегчая жизнь человека: в производстве, научно-исследовательской деятельности, в системах здравоохранения, коммерческих, развлекательных системах и даже дома. Некоторые типы роботов из различных сфер использования изображены на рисунке 1.
Наиболее широкое распространение роботы получили в промышленности, способные выполнять работу, исключая при этом вредные и опасные для человека факторы, таких как: перемещение и транспортировка крупногабаритных и тяжелых грузов, выполнение операций в агрессивной среде (высокая температура, сильнозагрязненная среда, радиация и т.д), выполнение сложных технологических операций (сварка, резка, штамповка), а так же монотонную периодичную работу (исключение «человеческого» фактора, тем самым уменьшая брак и повышая качество продукции). На сборочных линиях по всему миру широко применяются универсальные роботы- манипуляторы немецкой фирмы KUKA Roboter, представляющие собой «руку», размещенную на основании, и имеющую в зависимости от модели несколько осей вращения [7]. На конце «руки», в зависимости от требуемой задачи расположен рабочий орган (сварочный аппарат, лазер или захватно- удерживающее устройство). Поставляются вместе с системами управления, представляющие собой программируемые контроллеры, пульты управления и системы диагностики состояния машины.
Примером сферы использования роботов в научно-исследовательской деятельности можно считать космос. Так называемые космороботы внесли огромный вклад в изучении космоса. Космороботы - роботы, нацеленные работать в космическом пространстве, в большинстве случаев работающие на солнечных батареях. Задачами таких роботов могут быть: сбор образцов различного грунта, пород, материалов, с последующим сканированием их и отправкой собранных данных учёным на Землю. В отличие от «земных», такие роботы обязаны: работать в сложных условиях враждебной среды, иметь как можно меньший вес и энергопотребление, работать в автоматическом режиме и обладать чрезвычайной надежностью.
Самые известные роботы, которые используют в космических исследованиях - это роверы (англ. rover - скиталец), к ним относятся всевозможные луно- и марсоходы (от первых Луноход-1 до современных марсоходов Curiosity). Они функционируют в автоматическом режиме и приспособлены для передвижения по поверхности другой планеты [5].
В системах здравоохранения в наши дни применяются роботы -хирурги, например итальянские манипуляторы ARES способны выполнять операции не повреждая кожные покровы. Пациент проглатывает его по частям, внутри робот собирает сам себя, после чего хирург осуществляет операцию удаленно, с помощью устройств управления. По окончании операции робот выходит через кишечник пациента. Так же актуальны роботы телеприсутствия - это комплексы, оснащенные камерами, дисплеями, динамиками и микрофонами, способные самостоятельно передвигаться. Есть возможность оснащения средствами для проведения диагностики и анализов, это может быть как возможность подключения к аппаратам (УЗИ, МРТ), так и встроенные приборы (тонометр, анализаторы крови). И роботы-раздатчики и транспортировщики, предназначенные для выдачи лекарств на стационарных пунктах аптеки и доставки этих лекарств пациентам в соответствии с рецептом по заявке больного или доктора соответственно [6].
В домашнем быту, возможно, самыми популярными помощниками являются роботы-пылесосы, выполняющие автоматическую уборку в помещении. Современные роботы способны выполнять как влажную, так и сухую уборку помещения, оснащены датчиками расстояния или видеокамерами (для защиты от столкновения с препятствиями или от падения с лестницы), функциями программирования для задачи выполнения уборки по расписанию (например, по определенным дням в указанный промежуток времени) и функцией запоминания и построения маршрута для выполнения более качественной уборки. Источником питания служат аккумуляторы. Робот контролирует состояние заряда и самостоятельно направляется на «базу» - станцию для зарядки аккумуляторов (среднее время зарядки 2-5 часов), в модели NaviBot-S SR8980 фирмы Samsung база оснащается пылесборником, в который робот самостоятельно сбрасывает мусор после окончания уборки, тем самым повышая удобство в эксплуатации [4].

Купить

В ходе проделанной работы было разработано устройство дистанционного управления манипулятором. Устройство состоит из передатчика - пульта управления и приемника - платы управления сервоприводами. Передача данных между приемником и передатчиком осуществляется по защищенному Bluetooth каналу.
Был проведен анализ современных аналогов, в результате которого было выбрано оптимальное решение. Разработка схемы электрической принципиальной и печатной платы проводилось с помощью пакета программ Dip Trace. Разработка алгоритмов программ выполнялось в программе Studlab. Написание кодов программ осуществлялось в среде разработки Arduino IDE.
Данная работа соответствует заданию, цели и задачи проекта достигнуты.

Купить