Помощь студентам в учебе
Разработка конструкции робота-толкателя кормов с улучшенными ходовыми характеристиками для применения на животноводческой ферме
|
Введение 16
1 Аналитический обзор 18
1.1 Толкатель кормов BouMatic Ranger 19
1.2 Роботизированный пододвигатель кормов STALLBOY FEED 20
1.3 Рельсовый робот BUTLER SILVER 21
1.4 Кормоподталкивающий робот JOZ Moov 21
1.5 Пододвигатель кормов Butler Gold 22
1.6 Системы позиционирования и их применение 23
1.7 Глобальные навигационные системы 24
1.8 Позиционирование в сотовых сетях 25
1.9 WiFi позиционирование 25
1.10 Системы позиционирования с использованием пассивных
радиочастотных идентификаторов (RFID) 26
1.11 Позиционирование по технологии «ближнего поля» 26
1.12 Ultra Wideband (UWB) позиционирование 26
1.13 Локальные системы позиционирования 26
1.14 Система навигации Marvelmind 27
1.15 Система распознавания графических образов 30
2 Расчеты и аналитика 32
2.1 Общепринятая стратегия движения робота-толкателя 32
2.2 Алгоритм определения местоположения робота 36
2.3 Методика и алгоритм расчета создания траектории движения 38
2.4 Схемотехника и описание электронных компонентов 41
3 Конструкторская часть 51
3.1 Описание конструкции 51
3.2 Определение центра тяжести 55
3.3 Тяговый баланс агрегата 56
3.4 Движущая сила МТА
3.5 Крутящий момент колеса 60
3.6.1 Индуктивный датчик 62
3.6.2 Ультразвуковой датчик 63
3.6.3 Мотор-колесо 64
3.7 Расчет силы, действующей на колесную балку 64
3.8 Расчет момента, подаваемого на эксцентрик 66
3.9 Подбор электродвигателя 68
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 69
4.1 Продукт как результат научно -исследовательских и опытно¬
конструкторских работ 69
4.2 Способы защиты интеллектуальной собственности 70
4.3 Объем и емкость рынка 70
4.4 Современное состояние и перспективы отрасли, к которой
принадлежит представленный в ВКР продукт 73
4.5 Себестоимость продукта 74
4.5.1 Затраты на комплектующие 74
4.5.2 Затраты на заработную плату 76
4.5.3 Отчисления на социальные нужды по заработной плате рабочих 77
4.5.4 Прочие затраты 78
4.5.5 Себестоимость продукта 78
4.6 Конкурентные преимущества создаваемого продукта и сравнение
технико-экономических характеристик продукта с аналогами 78
4.7 Целевые сегменты потребителей создаваемого продукта 79
4.8 Бизнес-модель проекта 79
4.9 Стратегия продвижения продукта на рынок 80
Выводы по разделу 81
5 Социальная ответственность 82
5.1 Описание рабочего места в лаборатории ЮТИ ТПУ 82
5.2 Анализ опасных факторов при эксплуатации агрегата 83
5.2.1 Безопасность механического оборудования 83
5.2.2 Безопасность элементов 84
5.3 Анализ вредных факторов проектируемого изделия 85
5.3.1 Механизация и автоматизация технологических операций 86
5.3.2 Безопасность органов управления 86
5.3.3 Безопасность средств защиты, входящих в конструкцию 87
5.3.4 Безопасность при монтажных и ремонтных работах 89
5.3.5 Безопасность при транспортировке и хранении 89
5.3.6 Безопасность при размещении оператора робота-толкателя 90
5.3.7 Требования безопасности к обслуживающему персоналу 90
5.3.8 Пожарная безопасность 90
5.4 Экологическая безопасность исходных материалов 91
5.4.1 Охрана окружающей среды 91
5.5 Безопасность при чрезвычайных ситуациях 91
5.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 92
5.7 Заключение по разделу «Социальная ответственность» 92
Заключение 94
Список использованных источников 95
Приложение
1 Аналитический обзор 18
1.1 Толкатель кормов BouMatic Ranger 19
1.2 Роботизированный пододвигатель кормов STALLBOY FEED 20
1.3 Рельсовый робот BUTLER SILVER 21
1.4 Кормоподталкивающий робот JOZ Moov 21
1.5 Пододвигатель кормов Butler Gold 22
1.6 Системы позиционирования и их применение 23
1.7 Глобальные навигационные системы 24
1.8 Позиционирование в сотовых сетях 25
1.9 WiFi позиционирование 25
1.10 Системы позиционирования с использованием пассивных
радиочастотных идентификаторов (RFID) 26
1.11 Позиционирование по технологии «ближнего поля» 26
1.12 Ultra Wideband (UWB) позиционирование 26
1.13 Локальные системы позиционирования 26
1.14 Система навигации Marvelmind 27
1.15 Система распознавания графических образов 30
2 Расчеты и аналитика 32
2.1 Общепринятая стратегия движения робота-толкателя 32
2.2 Алгоритм определения местоположения робота 36
2.3 Методика и алгоритм расчета создания траектории движения 38
2.4 Схемотехника и описание электронных компонентов 41
3 Конструкторская часть 51
3.1 Описание конструкции 51
3.2 Определение центра тяжести 55
3.3 Тяговый баланс агрегата 56
3.4 Движущая сила МТА
3.5 Крутящий момент колеса 60
3.6.1 Индуктивный датчик 62
3.6.2 Ультразвуковой датчик 63
3.6.3 Мотор-колесо 64
3.7 Расчет силы, действующей на колесную балку 64
3.8 Расчет момента, подаваемого на эксцентрик 66
3.9 Подбор электродвигателя 68
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 69
4.1 Продукт как результат научно -исследовательских и опытно¬
конструкторских работ 69
4.2 Способы защиты интеллектуальной собственности 70
4.3 Объем и емкость рынка 70
4.4 Современное состояние и перспективы отрасли, к которой
принадлежит представленный в ВКР продукт 73
4.5 Себестоимость продукта 74
4.5.1 Затраты на комплектующие 74
4.5.2 Затраты на заработную плату 76
4.5.3 Отчисления на социальные нужды по заработной плате рабочих 77
4.5.4 Прочие затраты 78
4.5.5 Себестоимость продукта 78
4.6 Конкурентные преимущества создаваемого продукта и сравнение
технико-экономических характеристик продукта с аналогами 78
4.7 Целевые сегменты потребителей создаваемого продукта 79
4.8 Бизнес-модель проекта 79
4.9 Стратегия продвижения продукта на рынок 80
Выводы по разделу 81
5 Социальная ответственность 82
5.1 Описание рабочего места в лаборатории ЮТИ ТПУ 82
5.2 Анализ опасных факторов при эксплуатации агрегата 83
5.2.1 Безопасность механического оборудования 83
5.2.2 Безопасность элементов 84
5.3 Анализ вредных факторов проектируемого изделия 85
5.3.1 Механизация и автоматизация технологических операций 86
5.3.2 Безопасность органов управления 86
5.3.3 Безопасность средств защиты, входящих в конструкцию 87
5.3.4 Безопасность при монтажных и ремонтных работах 89
5.3.5 Безопасность при транспортировке и хранении 89
5.3.6 Безопасность при размещении оператора робота-толкателя 90
5.3.7 Требования безопасности к обслуживающему персоналу 90
5.3.8 Пожарная безопасность 90
5.4 Экологическая безопасность исходных материалов 91
5.4.1 Охрана окружающей среды 91
5.5 Безопасность при чрезвычайных ситуациях 91
5.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 92
5.7 Заключение по разделу «Социальная ответственность» 92
Заключение 94
Список использованных источников 95
Приложение
Подталкивание кормовой смеси - технологическая операция на животноводческих предприятиях, заключающаяся в предоставлении постоянного доступа к корму животным, содержащимся на стойловом содержании.
Во время потребления кормовой смеси, корова отталкивает часть корма от края кормового стола, также более высокоранговые коровы уменьшают зону потребления корма у субдоминантных особей, из -за чего последние зачастую получают недостаточное для них количество корма. Также, по причине ранее отодвинутого животными корма, им необходимо тянуться за ним, что увеличивает нагрузки на шею и передние копыта, что сказывается на здоровье животных. Вследствие вышеперечисленных факторов происходит уменьшение продуктивности животных и снижение удоев. При регулярном пододвигании корма с ворошением посредством применения активного шнекоротора происходит процесс обновления запахов кормовой смеси, что стимулирует коров к повышенному потреблению ранее отвергнутых частей корма, что уменьшает количество невостребованных остатков корма экономя таким образом финансовые издержки сельскохозяйственного предприятия.
Для осуществления круглосуточного своевременного подравнивания корма со стабильным качеством работы человеческий труд заменяют работой автоматизированных роботов-толкателей кормов. В результате чего корм находится в регулярном доступе у коров вне зависимости от времени суток.
Подталкивание корма человеком с помощью трактора способствует проявлению стресса у животных из -за шума двигателя и наличия выхлопных газов. Применение роботов-толкателей исключает данные негативные факторы, у коров на приближение робота вырабатывается положительный условный рефлекс.
Цель работы - разработка конструкции робота-толкателя кормов с улучшенными ходовыми характеристиками обслуживающего до трех пролетов с животными.
Улучшение ходовых характеристик будет достигаться путем применения качающейся колесной балки, поднимаемой кулачковым механизмом и увеличивающей величину дорожного просвета для преодоления препятствий при проезде между кормовыми столами.
Во время потребления кормовой смеси, корова отталкивает часть корма от края кормового стола, также более высокоранговые коровы уменьшают зону потребления корма у субдоминантных особей, из -за чего последние зачастую получают недостаточное для них количество корма. Также, по причине ранее отодвинутого животными корма, им необходимо тянуться за ним, что увеличивает нагрузки на шею и передние копыта, что сказывается на здоровье животных. Вследствие вышеперечисленных факторов происходит уменьшение продуктивности животных и снижение удоев. При регулярном пододвигании корма с ворошением посредством применения активного шнекоротора происходит процесс обновления запахов кормовой смеси, что стимулирует коров к повышенному потреблению ранее отвергнутых частей корма, что уменьшает количество невостребованных остатков корма экономя таким образом финансовые издержки сельскохозяйственного предприятия.
Для осуществления круглосуточного своевременного подравнивания корма со стабильным качеством работы человеческий труд заменяют работой автоматизированных роботов-толкателей кормов. В результате чего корм находится в регулярном доступе у коров вне зависимости от времени суток.
Подталкивание корма человеком с помощью трактора способствует проявлению стресса у животных из -за шума двигателя и наличия выхлопных газов. Применение роботов-толкателей исключает данные негативные факторы, у коров на приближение робота вырабатывается положительный условный рефлекс.
Цель работы - разработка конструкции робота-толкателя кормов с улучшенными ходовыми характеристиками обслуживающего до трех пролетов с животными.
Улучшение ходовых характеристик будет достигаться путем применения качающейся колесной балки, поднимаемой кулачковым механизмом и увеличивающей величину дорожного просвета для преодоления препятствий при проезде между кормовыми столами.
В разработанном дипломном проекте в полном объёме выполнены запланированные мероприятия. Разработанная конструкция полностью соответствует рассматриваемой теме задания и представлена в пояснительной записке и графических документах в соответствии с требуемыми в настоящее время стандартами.
Описаны мероприятия по разработке конструкции и системы управления робота-толкателя.
Также представлена схемотехника и описание всех электронных компонентов, их подключение. Рассмотрен алгоритм отработки движений самоходной автоматизированной платформы.
В части социальной ответственности ВКР были приведены требования безопасности при эксплуатации устройства. Робот-толкатель кормов отвечает всем необходимым требованиям безопасности при эксплуатации.
В главе «Финансовый менеджмент» в виде стартапа было произведено экономическое обоснование проекта, посчитана его общая стоимость, а также себестоимость одного агрегата. Обоснован план продвижения продукта на рынке. Посчитан срок периода окупаемости, точка безубыточности, при реализации 5-ти роботов.
В итоге получили информацию о том, что предлагаемый робот- толкатель кормов экономически целесообразен ввиду того, что в настоящее время на отечественном рынке присутствуют в основном зарубежные агрегаты, у которых слишком большая цена и трудность с обслуживанием.
Цена разработанной конструкции и системы управления позволяет выйти на отечественный рынок самоходных автоматизированных платформ и занять на нем лидирующие позиции.
Описаны мероприятия по разработке конструкции и системы управления робота-толкателя.
Также представлена схемотехника и описание всех электронных компонентов, их подключение. Рассмотрен алгоритм отработки движений самоходной автоматизированной платформы.
В части социальной ответственности ВКР были приведены требования безопасности при эксплуатации устройства. Робот-толкатель кормов отвечает всем необходимым требованиям безопасности при эксплуатации.
В главе «Финансовый менеджмент» в виде стартапа было произведено экономическое обоснование проекта, посчитана его общая стоимость, а также себестоимость одного агрегата. Обоснован план продвижения продукта на рынке. Посчитан срок периода окупаемости, точка безубыточности, при реализации 5-ти роботов.
В итоге получили информацию о том, что предлагаемый робот- толкатель кормов экономически целесообразен ввиду того, что в настоящее время на отечественном рынке присутствуют в основном зарубежные агрегаты, у которых слишком большая цена и трудность с обслуживанием.
Цена разработанной конструкции и системы управления позволяет выйти на отечественный рынок самоходных автоматизированных платформ и занять на нем лидирующие позиции.