📄Работа №17738
Тема: Проектирование робота манипулятора
Характеристики работы
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Механика
Объем:
110 листов
Год:
2018
Просмотров:
1496
5900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
СОДЕРЖАНИЕ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Технологии проектирования и производства роботов 9
1.1 Состав, параметры и классификация роботов 9
1.2 Обзор промышленных роботов-манипуляторов 11
1.3 Система автоматизированного проектирования 15
1.4 Числовое программное управление 17
1.5 Быстрое прототипирование 18
1.6 Техническое задание на проектирование робота-манипулятора 19
2 Выбор основного оборудования робота-манипулятора 25
2.1 Аппаратная платформа Arduino 25
2.2 Электромеханические приводы промышленных роботов 27
3 Проектирование прототипа робота-манипулятора 42
3.1 Проектирование основных блоков робота-манипулятора 42
3.2 Статический анализ робота-манипулятора 46
3.3 Изготовление деталей робота-манипулятора 57
3.4 Сборка прототипа робота-манипулятора 61
4 Управление промышленным роботом-манипулятором 64
4.1 Прямая задача кинематики 64
4.2 Обратная задача кинематики 67
4.3 Нечеткая логика 71
4.4 Модель робота-манипулятора в системе Mathworks Matlab Simulink
Simscape 83
4.5 Алгоритмическое и программное обеспечение системы управления .... 88
4.6 Алгоритмическое и программное обеспечение управления роботом -
манипулятором 89
5 Экспериментальные исследования 92
6 Технико-экономическое обоснование 97
6.1 Расчет затрат на оборудование и программное обеспечение 97
6.2 Расчет затрат на амортизацию оборудования 99
6.3 Расчет заработной платы 100
6.4 Смета затрат на разработку прототипа робота-манипулятора 101
7 Безопасность и экологичность проекта 103
7.1 Безопасность оборудования 103
7.2 Безопасность конструкции и отдельных ее частей 103
7.3 Безопасность системы управления 104
7.4 Безопасность органов управления 104
7.5 Электробезопасность 104
7.6 Защита электрических сетей 105
7.7 Безопасность при транспортировке и хранении 105
7.8 Требования безопасности к профессиональному отбору 105
7.9 Пожарная безопасность 106
7.10 Экологическая безопасность 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 108
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Технологии проектирования и производства роботов 9
1.1 Состав, параметры и классификация роботов 9
1.2 Обзор промышленных роботов-манипуляторов 11
1.3 Система автоматизированного проектирования 15
1.4 Числовое программное управление 17
1.5 Быстрое прототипирование 18
1.6 Техническое задание на проектирование робота-манипулятора 19
2 Выбор основного оборудования робота-манипулятора 25
2.1 Аппаратная платформа Arduino 25
2.2 Электромеханические приводы промышленных роботов 27
3 Проектирование прототипа робота-манипулятора 42
3.1 Проектирование основных блоков робота-манипулятора 42
3.2 Статический анализ робота-манипулятора 46
3.3 Изготовление деталей робота-манипулятора 57
3.4 Сборка прототипа робота-манипулятора 61
4 Управление промышленным роботом-манипулятором 64
4.1 Прямая задача кинематики 64
4.2 Обратная задача кинематики 67
4.3 Нечеткая логика 71
4.4 Модель робота-манипулятора в системе Mathworks Matlab Simulink
Simscape 83
4.5 Алгоритмическое и программное обеспечение системы управления .... 88
4.6 Алгоритмическое и программное обеспечение управления роботом -
манипулятором 89
5 Экспериментальные исследования 92
6 Технико-экономическое обоснование 97
6.1 Расчет затрат на оборудование и программное обеспечение 97
6.2 Расчет затрат на амортизацию оборудования 99
6.3 Расчет заработной платы 100
6.4 Смета затрат на разработку прототипа робота-манипулятора 101
7 Безопасность и экологичность проекта 103
7.1 Безопасность оборудования 103
7.2 Безопасность конструкции и отдельных ее частей 103
7.3 Безопасность системы управления 104
7.4 Безопасность органов управления 104
7.5 Электробезопасность 104
7.6 Защита электрических сетей 105
7.7 Безопасность при транспортировке и хранении 105
7.8 Требования безопасности к профессиональному отбору 105
7.9 Пожарная безопасность 106
7.10 Экологическая безопасность 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 108
📖 Введение
Тенденция развития современных производств нацелена на автоматизацию производственных процессов. Наиболее универсальным способом автоматизации является применение промышленных роботов.
Промышленные роботы способны выполнять рутинные и трудоемкие виды работ: перенос деталей, обслуживание станков и машин, операции механообработки, дуговая и точечная сварка, ковка и штамповка, контроль качества продукции и т.д.
Поэтому для получения практических навыков в проектировании, разработки программного обеспечения и управлении промышленным роботом был взят за основу проект Andreas Holldorfer [1], который необходимо доработать.
Конструкция робототехнических систем - сложный механизм, который условно можно поделить на следующие категории: робот-манипулятор, (включает в себя датчики), рабочий орган или инструмент, внешние датчики и механизмы, контроллер.
Несмотря на то, что роботы являются универсальными программируемыми машинами, способными выполнять широкий спектр задач, из экономических и практических соображений роботов-манипуляторов проектируют с учетом конкретных задач, которые они будут выполнять. Его функциональные возможности напрямую зависят от следующих факторов: допустимая нагрузка, скорость, объем рабочего пространства и свойством повторяемости.
От задач зависят не только размер проектируемого робота, но и количество и порядок сочленений, тип приводов, сенсорное оснащение и система управления.
Проектирование и разработка роботов-манипуляторов - это сложный итерационный процесс: часто проблемы, возникающие в процессе проектирования, заставляют пересматривать решения, полученные на предыдущих этапах.
Поэтому основная и важная цель при проектирования роботов- манипуляторов, которую нужно учесть в самом начале - добиться общей жесткости конструкции и приводной системы. Жесткие конструкции обеспечивают два преимущества. Во-первых, типичные роботы-манипуляторы не оснащаются датчиками, которые бы измеряли положение системы отсчета инструмента. Во-вторых, гибкость структуры или системы приводов создают резонансы, плохо влияющие на эксплуатационные показатели роботов- манипуляторов [2].
Поэтому в рамках выполнения выпускной квалификационной работы необходимо учесть опыт разработки роботов-манипуляторов и изготовить прототип.
Цели дипломного проекта:
- приобрести практические навыки, компетенции, опыт самостоятельной работы в проектно-конструкторской и организационно-управленческой деятельностях;
- получить опыт в проектировании и изготовлении прототипа робота- манипулятора;
- разработать систему управления роботом-манипулятором.
Задачи:
- спроектировать модель робота-манипулятора;
- выполнить статический анализ робота-манипулятора в CAE-системе Autodesk Inventor;
- рассчитать ременные передачи для робота-манипулятора;
- изготовить прототип робота-манипулятора с помощью 3D печати и фрезерной обработки;
- разработать модель робота-манипулятора в система Mathworks Matlab Simulink Simscape;
- разработать программное обеспечение системы управления робота- манипулятора;
- разработать программное обеспечение для управления роботом- манипулятором ;
- разработать и изготовить прототип робота-манипулятора.
Промышленные роботы способны выполнять рутинные и трудоемкие виды работ: перенос деталей, обслуживание станков и машин, операции механообработки, дуговая и точечная сварка, ковка и штамповка, контроль качества продукции и т.д.
Поэтому для получения практических навыков в проектировании, разработки программного обеспечения и управлении промышленным роботом был взят за основу проект Andreas Holldorfer [1], который необходимо доработать.
Конструкция робототехнических систем - сложный механизм, который условно можно поделить на следующие категории: робот-манипулятор, (включает в себя датчики), рабочий орган или инструмент, внешние датчики и механизмы, контроллер.
Несмотря на то, что роботы являются универсальными программируемыми машинами, способными выполнять широкий спектр задач, из экономических и практических соображений роботов-манипуляторов проектируют с учетом конкретных задач, которые они будут выполнять. Его функциональные возможности напрямую зависят от следующих факторов: допустимая нагрузка, скорость, объем рабочего пространства и свойством повторяемости.
От задач зависят не только размер проектируемого робота, но и количество и порядок сочленений, тип приводов, сенсорное оснащение и система управления.
Проектирование и разработка роботов-манипуляторов - это сложный итерационный процесс: часто проблемы, возникающие в процессе проектирования, заставляют пересматривать решения, полученные на предыдущих этапах.
Поэтому основная и важная цель при проектирования роботов- манипуляторов, которую нужно учесть в самом начале - добиться общей жесткости конструкции и приводной системы. Жесткие конструкции обеспечивают два преимущества. Во-первых, типичные роботы-манипуляторы не оснащаются датчиками, которые бы измеряли положение системы отсчета инструмента. Во-вторых, гибкость структуры или системы приводов создают резонансы, плохо влияющие на эксплуатационные показатели роботов- манипуляторов [2].
Поэтому в рамках выполнения выпускной квалификационной работы необходимо учесть опыт разработки роботов-манипуляторов и изготовить прототип.
Цели дипломного проекта:
- приобрести практические навыки, компетенции, опыт самостоятельной работы в проектно-конструкторской и организационно-управленческой деятельностях;
- получить опыт в проектировании и изготовлении прототипа робота- манипулятора;
- разработать систему управления роботом-манипулятором.
Задачи:
- спроектировать модель робота-манипулятора;
- выполнить статический анализ робота-манипулятора в CAE-системе Autodesk Inventor;
- рассчитать ременные передачи для робота-манипулятора;
- изготовить прототип робота-манипулятора с помощью 3D печати и фрезерной обработки;
- разработать модель робота-манипулятора в система Mathworks Matlab Simulink Simscape;
- разработать программное обеспечение системы управления робота- манипулятора;
- разработать программное обеспечение для управления роботом- манипулятором ;
- разработать и изготовить прототип робота-манипулятора.
✅ Заключение
В результате выполнения выпускной квалификационной работы достигнуты поставленные цели: приобретены практические навыки и компетенции самостоятельной работы в проектно-конструкторской и организационно-управленческой деятельностях; получен опыт в проектировании и изготовлении прототипа робота-манипулятора; разработана система управления роботом-манипулятором.
В первой главе выпускной квалификационной работы выбраны система автоматизированного проектирования и способ изготовления прототипа робота-манипулятора.
Во второй главе выбран контроллер для управления роботом- манипулятором и рассчитаны электромеханические привода.
В третьей главе спроектированы основные блоки прототипа робота- манипулятора, выполнен статический анализ конструкции, изготовлены детали прототипа робота-манипулятора и выполнена сборка прототипа.
В четвертой главе решена прямая и обратная задача кинематики, исследованы методы нечеткой логики, разработана математическая модель робота-манипулятора и программное обеспечение для управления роботом- манипулятором.
В пятой главе исследована работа прототипа робота-манипулятора.
В шестой главе рассчитана экономическая составляющая проекта робота- манипулятора.
В седьмой главе составлены основные правила безопасности при работе с прототипом робота-манипулятора.
По полученным результатам можно сделать вывод, что пластиковый прототип робота-манипулятора решает все поставленные задачи, но не обеспечивает заданную точность и грузоподъемность. Поэтому следующими шагами в проектировании робота-манипулятора будут:
- разработка и изготовление металлического варианта;
- установка серводвигателей с обратной связью;
- установка самотормозящихся редукторов или тормозов осей;
- замена контроллера Arduino на более производительный.
В первой главе выпускной квалификационной работы выбраны система автоматизированного проектирования и способ изготовления прототипа робота-манипулятора.
Во второй главе выбран контроллер для управления роботом- манипулятором и рассчитаны электромеханические привода.
В третьей главе спроектированы основные блоки прототипа робота- манипулятора, выполнен статический анализ конструкции, изготовлены детали прототипа робота-манипулятора и выполнена сборка прототипа.
В четвертой главе решена прямая и обратная задача кинематики, исследованы методы нечеткой логики, разработана математическая модель робота-манипулятора и программное обеспечение для управления роботом- манипулятором.
В пятой главе исследована работа прототипа робота-манипулятора.
В шестой главе рассчитана экономическая составляющая проекта робота- манипулятора.
В седьмой главе составлены основные правила безопасности при работе с прототипом робота-манипулятора.
По полученным результатам можно сделать вывод, что пластиковый прототип робота-манипулятора решает все поставленные задачи, но не обеспечивает заданную точность и грузоподъемность. Поэтому следующими шагами в проектировании робота-манипулятора будут:
- разработка и изготовление металлического варианта;
- установка серводвигателей с обратной связью;
- установка самотормозящихся редукторов или тормозов осей;
- замена контроллера Arduino на более производительный.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.
Педагогика
Информатика и вычислительная техника
Математическое моделирование
Программирование
Робототехника