Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1. КОМПОНОВКА ТРАНСПОРТНОГО РОБОТА 9
2. УСТРОЙСТВО ШАГОВОГО ДВИГТАЕЛЯ (ШД) 9
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ КОНСТРУКТОРСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ 20
4. РЕАЛИЗАЦИЯ ДВУХ ДРАЙВЕРОВ ШАГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 22
4.1Работа двух драйвером в едином комплексе. 23
5. АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ARDUINO 25
6. РАЗРАБОТКА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПЛАТЫ СОЕДИНЕНИЯ
ДРАЙВЕРОВ ШД ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ 26
7. БЛОК ПИТАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО РОБОТА 28
8. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ
ТРАНСПОРТНОГО РОБОТА 30
9. ИСПЫТАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО РОБОТА 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 36
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 37
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 38
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 40
На современных промышленных предприятиях особенную актуальность приобретает использование автоматизированных решений, бережливое и безлюдное производство, внедрение новых технологий и устранение вредных факторов, влияющих на здоровье человека. В связи с этим, популярность завоевывают решения по автоматизации производства на базе роботов, позволяющих обеспечить полный цикл обработки с высокой производительностью и точностью, избежать перерывов и производственных ошибок, свойственных человеку.
Внедрение на предприятия технических средств, позволяющих автоматизировать производственные процессы, является базовым условием эффективной работы предприятия. Разнообразие современных методов автоматизации расширяет спектр их применения, при этом затраты на механизацию, как правило, оправдываются конечным результатом в виде увеличения объемов изготавливаемой продукции.
Автоматизация производства — это процесс в развитии машинного производства, при котором функции производства, управления, контроля, транспортировки и других процессов, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.
В автоматизированном производстве, в робототехнических системах (обрабатывающие центры, станки с ЧПУ, промышленный робот и других) используются различные приводы. Они подразделяются на электрические, гидравлические и пневматические. В настоящее время широко используются электрические приводы.
Широкое применение среди электроприводов получили шаговые двигателя (ШД). Они используются в приводах манипуляторов, системах слежения и позиционирования.
Целью работы является разработка транспортного робота с использованием шагового двигателя в качестве силового агрегата, и оснастка робота системой управления. Шаговый двигатель является наиболее оптимальным для применения в приводах роботов, так как он не требует датчиков обратной связи для определения положений звеньев. В связи с этим можно предположить, что использование ШД позволит осуществлять более точное позиционирование робота на плоскости. Было предложено использовать ШД DYNASYN 4SHG (отечественный аналог ДШИ-200), характеристика которого приведена в приложении 1. Данный шаговый двигатель имеет недостаток, состоящий в том, что его крутящий момент сравнительно мал. В данной работе использован соответствующий режим работы обмоток ШД, опытным путем подобрана частота управляющих импульсов, при которой шаговый двигатель достигал бы максимального крутящего момента, достаточного для нормального функционирования транспортного робота.
В ходе достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Предложить компоновку робота;
2. Произвести выбор схемы драйвера ШД и его изготовление;
3. Выбрать микроконтроллер для управления драйверами ШД;
4. Разработать плату соединения драйверов ШД;
5. Спроектировать систему крепления шаговых двигателей и корпус модуля электропитания;
6. Разработать и изготовить модуль электропитания;
7. Произвести испытание транспорта робота.
В заключении можно сделать следующие выводы:
1. Разработана компоновка робота.
2. Крепления шаговых двигателей и корпус блока электропитания были спроектированы в пакете прикладных программ «КОМПАС» и изготовлены на 3D принтере.
3. Выбрана схема и изготовлено два драйвера шаговых двигателей.
4. Разработан автономный блок электропитания робота.
5. В качестве управляющего контроллера был использована платформа Arduino UNO, для которой написана оригинальная программа.
6. Испытания робота показали его работоспособность. Также было обнаружено, что на надежность работы транспортного робота оказывает существенное влияние состояние контактов между отдельными модулями.
