ОГЛАВЛЕНИЕ 0
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 8
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ 12
3 ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА 14
3.1 Выбор рода тока и типа электропривода 14
3.2 Определение допустимого ускорения 18
3.3 Расчет мощности двигателя 20
3.3.1 Нагрузочные диаграммы скорости РО 20
3.3.2 Нагрузочные диаграммы моментов РО 21
3.4 Расчет мощности двигателя 25
3.5 Выбор мотор-редуктора 27
3.6 Приведение статических моментов и моментов инерции к валу двигателя 30
3.7 Проверка двигателя по нагреву 34
3.8 Выбор драйвера для управления двигателями 35
4 ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 40
4.1 Выбор устройства управления 40
4.2 Выбор модуля связи 45
4.3 Выбор датчиков 50
4.3.1 Выбор датчика измерения расстояния 50
4.3.2 Выбор датчика линии 54
4.4 Выбор и расчет аккумуляторной батареи 55
4.5 Выбор преобразователей напряжения 59
5 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 62
6 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 63
6.1 Разработка мобильного приложения в Android Studio 63
6.2 Разработка программы для микроконтроллерной платы Arduino 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 85
Автоматизация в современном обществе является одним из наиболее важных направлений в развитии научно-технического прогресса. Автоматизированные системы позволяют облегчить человеческий труд, путем освобождения человека от необходимости непосредственного участия в различных сферах деятельности. Внедрение автоматизации возможно с помощью использования роботов, в частности мобильных.
Актуальность дипломной работы обуславливается перспективностью широкого применения мобильных роботов в различных областях человеческой деятельности и решением задач разного рода: от использования для погрузочно-разгрузочных работ, до работы в агрессивных средах. В качестве примера можно привести использование мобильных роботов в складских помещения Amazon, где осуществляется транспортировка и складирование товаров, посредством перемещения роботов по заданному пути (линии), с использованием датчиков, распознающих эту линию.
Цель дипломного проекта заключается в разработке роботизированного автономного транспортного средства, на базе двигателя постоянного тока. В качестве применения мобильного робота рассмотрены такие примеры как:
- автоматизация складских помещений, с использованием автономного робота;
- использованием проходимого робота, управляемого от пульта управления, для работы в опасных или труднодоступных местах для человека.
В рамках развития темы дипломного проектирования целесообразно выполнить следующие задачи:
1) выбор электропривода постоянного тока;
2) исследование и выбор устройства управления;
3) исследование и выбор модуля связи;
4) исследование и выбор датчиков необходимых для реализации цели;
5) изучение и разработка программного обеспечения.
Цель дипломной работы заключается в разработке электропривода, роботизированного автономного транспортного средства, на базе двигателя постоянного тока. Для достижения указанной цели был поставлен ряд задач.
При решении задачи выбора электропривода постоянного тока, в работе были рассмотрены виды электродвигателей, применяемые для приведения в движение робота, их достоинства и недостатки. После проведения расчета мощности необходимого электродвигателя, был выбран мотор-редуктор IG-32GM. Для управления двигателями был выбран модуль контроллера двигателей RKP-01A, необходимый для преобразования управляющих сигналов малой мощности в токи, достаточные для управления моторами.
При решении задачи исследования и выбора устройства управления, были рассмотрены микроконтроллерные платы и одноплатные компьютеры, необходимые для взаимодействия с электронными устройствами, их области применения. По итогам сравнения, в качестве устройства управления, была выбрана микроконтроллерная плата Arduino Nano.
При решении задачи исследования и выбора модуля связи, были изучены основные виды беспроводных технологий передачи данных, целесообразность их применения для данного проекта. В качестве беспроводной технологии, выбрана связь по Bluetooth. Для обмена информацией между пультом управления и микроконтроллерной платой был выбран Bluetooth-модуль HC-06.
При решении задачи исследования и выбора датчиков, с помощью которых возможна автоматизация складских помещений и использование для работы в опасных или труднодоступных местах для человека, были рассмотрены основные типы бесконтактных датчиков и выбраны модули ультразвуковых датчиков измерения расстояния HC-SR04 и модуль инфракрасных датчиков линии DD3096.
Для питания силовой части и элементов системы управления были рассмотрены основные типы аккумуляторов и выбран литий-ионный полимерный аккумулятор LP103450-PCM. Для согласования напряжений источника питания и напряжений силовой и управляющей части схемы использовались понижающие преобразователи напряжения SCV0023-12V-3A и SCV0042-5V-0.9A.
При решении задачи изучения и разработки программного обеспечения, были изучены такие языки программирования, как Java и C/C++. Для управления роботом, было написано мобильное приложение и программа для микроконтроллерной платы.
Таким образом, задачи были решены в полном объеме и достигнута цель - разработка электропривода, роботизированного автономного транспортного средства, на базе двигателя постоянного тока.
