ВВЕДЕНИЕ 7
1 Описание комплекта Bioloid Premium Kit 8
1.1 Внешний вид Bioloid Premium 8
1.2 Комплекс технических средств 8
1.3 Функциональная схема робота и принципиальная электрическая
схема контроллера СМ-510 20
1.4 Анализ текущей системы управления роботом 21
1.5 Постановка задачи ВКР 26
2 Разработка модели робота 27
2.1 Системы координат Денавита-Хартенберга 27
2.2 Динамическая модель робота 31
2.3 Базовые принципы управления антропоморфными механизмами 35
3 Разработка экстремального регулятора 38
3.1 Аспекты экстремального регулирования для задачи стабилизации
походки робота 38
3.2 Синтез экстремального регулятора в системе MatLAB 41
3.3 Выбор недостающего оборудования для реализации СЭУ 44
4 Исследование возможности применения нечеткого регулятора походки
робота 46
4.1 Теория нечетких множеств 46
4.2 Устройство нечеткой системы управления 49
4.3 Синтез нечеткого регулятора 50
4.4 Исследование полученных результатов 57
5 Экспериментальные исследования 61
5.1 Исследование на модели 61
5.2 Рекомендации по совершенствованию системы управления 68
6 Экономическое обоснование проекта 69
6.1 Расчет затрат на основное оборудование и программное обеспечение.... 69
6.2 Расчет фонда заработной платы разработчикам 70
6.3 Затраты на амортизацию оборудования 72
6.4 Расходы на аренду помещения 72
6.5 Смета затрат 73
6.6 Выводы по разделу 73
7 Безопасность и экологичность проекта 74
7.1 Безопасность элементов робототехнических комплектов 75
7.1.1. Корпусные и крепежные элементы 75
7.1.2. Сервоприводы 75
7.1.3. Бортовые контроллеры 76
7.1.4. Аккумуляторные батареи 76
7.1.5. Зарядные устройства 77
7.1.6. Кабели 77
7.1.7. Датчики, приемники и передатчики беспроводного сигнала 78
7.2 Безопасность исходных материалов 78
7.3 Механизация и автоматизация технологических операций 79
7.4 Безопасность органов управления 79
7.5 Безопасность средств защиты, входящих в конструкцию 79
7.6 Безопасность при монтажных и ремонтных работах 80
7.7 Безопасность при транспортировке и хранении 80
7.8 Безопасность при размещении 81
7.9 Требования безопасности к профессиональному отбору 81
7.10 Пожарная безопасность 81
7.11 Контроль выполнения требований безопасности 81
7.12 Безопасность при чрезвычайных ситуациях 82
7.13 Экологическая безопасность робототехнических комплектов 82
7.14 Выводы по разделу 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
На сегодняшний день разработка мобильных систем, которые могут работать в среде, представляющей опасность для жизни и/или здоровья человека, является важной научно-технической задачей (проблемой). Одним из видов таких систем являются шагающие роботы. В задачах перемещения по пересеченной местности шагающие роботы являются достаточно актуальными. Колесные мобильные роботы лишь частично решает проблему передвижения, так как для их использования нужна гладкая опорная поверхность. В этом свете шагающие роботы имеют значительные преимущества перед колесными машинами, в отличие от которых шагающие роботы при движении используют для опоры лишь некоторые точки на поверхности, что дает им широкие возможности для прохождения территорией со сложной геометрией.
Указанные достоинства шагающего робота определяют его высокую сложность. Большое число управляемых степеней свободы аппарата требует сложной компоновки и разработки высокоэффективных приводов. Система управления должна обеспечить обработку информации о местности, принятие решений о характере движения, контроль над их реализацией.
Среди шагающих роботов следует отдельно выделить двуногих роботов. С точки зрения достижения устойчивой походки эти роботы являются самым сложным классом шагающих механизмов, так как имеют наименьшую область контакта с землей. Двуногие роботы бывают самых разных размеров и назначений. Рассматриваемый в работе робот Bioloid является примером роботов, предназначенных для развлекательных и образовательных целей. Они поставляются вместе с программным обеспечением, позволяющим программировать их движения и поведение, которое, однако, не даёт возможность адаптироваться к внешним возмущениям.
В ходе дипломного проектирования была разработана модель экстремального регулятора, удерживающего робота в равновесии при действии возмущающего воздействия.
В ходе дипломного проектирования были решены поставленные задачи, а именно были проанализированы возможности робототехнического комплекта Bioloid Premium Kit, разработаны математическая модель антропоморфного робота Bioloid, одномерный экстремальный регулятор балансирования на месте, нечеткий регулятор походки робота.
Было приведено технико-экономическое обоснование проекта, которое показало, что основные расходы связаны с приобретением оборудования и программного обеспечения.
Безопасность и экологичность проекта соответствует нормам и стандартам, установленным в Российской Федерации.
