Введение
1. Анализ задания на выпускную квалификационную работу 7
1.1 Цель и задачи выпускной квалификационной работы 7
1.2 Обзор существующих аналогов транспортных роботов 7
1.2.1 Kiva 8
1.2.2 OTTO 8
1.2.3 Буксир-1 9
1.3 Обоснование выбора принятого решения 10
1.4 Задание на выпускную квалификационную работу 11
2 Информационная модель системы управления транспортным роботом 12
2.1 Разработка структурной схемы системы 13
3 Разработка функциональной схемы системы 15
3.1 Описание выбора компонентов для системы 15
3.1.1 Описание микроконтроллера 15
3.1.2 Обоснование выбора дисплея 16
3.1.3 Обоснование выбора датчика расстояния 18
3.1.4 Обоснование выбора функциональных кнопок 20
3.1.5 Обоснование выбора индикатора аварийных ситуаций 21
3.1.6 Обоснование выбора GSM-модуля 22
3.1.7 Обоснование выбора электродвигателя 23
3.1.8 Обоснование выбора датчиков номеров стеллажей 27
3.1.9 Обоснование выбора источника питания 29
3.2 Функциональная схема системы 32
4 Разработка схемы электрической принципиальной прототипа системы
управления 34
5 Разработка программного обеспечения для системы управления 37
5.1 Разработка граф-схемы алгоритма работы системы и подпрограмм 37
5.2 Моделирование прототипа системы 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ
В современном мире технологии занимают центральное место в жизни человека. Благодаря технологиям темпы развития очень быстро растут в различных сферах: образование, культура, наука, спорт, строительство, медицина. Так же, на сегодняшний день очень актуальна тема роботов и робототехники в целом. Ещё совсем недавно эти устройства существовали лишь на страницах научно - фантастических книг. Сегодня на многих предприятиях роботы активно принимают участие во всех сферах производства, упрощая работу человека.
Робот - это автоматическое устройство, созданное по принципам распознавания, удержания и перемещения объектов во вредной, опасной или других средах, предназначенное для осуществления различного вида операций для производства, которое действует по заранее заложенной программе и получает информацию о положении и состоянии окружающего пространства посредством датчиков, робот самостоятельно осуществляет производственные и иные вспомогательные операции, удовлетворяющие производственные потребности частично или полностью заменяющие труд человека [1].
Облегчение труда людей - не единственная «заслуга» роботов. Применение роботов увеличивает производительность труда в 2-3 раза. Кроме этого применение современных автоматических манипуляторов, в полном смысле слова «думающих», «самообучающихся» машин, даёт возможность быстро перестраивать производство на выпуск новой продукции. Использование роботов открывает перспективы создания принципиально новых технологических процессов, в которых невозможно непосредственное участие человека. Например, человек при стоградусной жаре или в условиях сильной радиации работать не сможет, а робот - намного устойчивее к подобной среде работы. Роботы возьмут на себя практически весь неквалифицированный труд. Они заменят человека на тяжёлой, опасной, монотонной, малоинтересной работе, а человек станет квалифицированным оператором, будет ими управлять, обучать их и настраивать [2].
Существует огромное количество видов роботов, самыми популярными являются следующие виды:
• Промышленные роботы предназначены для автоматизации всевозможных технологических операций (сварка, металлообработка, сборка готовых изделий и т.д.) на производстве какой-либо продукции [3];
• Строительные роботы позволяют аналогичным образом автоматизировать огромное количество различных операций, выполняемых в процессе ремонта помещений или строительства новых объектов [3];
• Бытовые роботы применяются в быту и офисах. Ярким примером бытовой автоматизированной машины является набравший приличную популярность робот-пылесос [3];
• Сельскохозяйственные роботы предназначены для выполнения трудоемких и монотонных процессов в сельском хозяйстве [3];
• Военные роботы призваны вывести вооруженные конфликты и предназначены для минимизации непосредственного участия человека в боевых действиях с целью сокращения или исключения вовсе людских потерь, а также для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях [3];
• Исследовательские роботы используются для сбора всевозможных видов информации об исследуемых объектах, ее переработки и передаче оператору. Объектами могут быть самыми разнообразными: поверхности планет, подводное пространство, пещеры, зараженная местность и другие труднодоступные для человека области [3];
• Перед охранными роботами ставятся задачи по защите территорий или помещений. В простейшем случае указанные роботы выполняют патрулирование охраняемых периметров и в случае фиксации проникновения злоумышленников сигнализируют об этом дежурным операторам [3];
• Транспортные роботы используются для автоматического перемещения грузов, либо автономного управления различными транспортными средствами. Транспортными роботами являются самоходные тележки, автопилоты и т.д. [3].
Из всех рассмотренных роботов самыми распространенными являются транспортные роботы. Для реализации их управления используется множество разнообразных систем, но их архитектура и техническая организация достаточно сложны.
Поэтому в выпускной квалификационной работе будет разработана микроконтроллерная система управления транспортным роботом с ограниченным функционалом, предназначенным для перевозки грузов в складских помещениях, которая будет находиться в открытом доступе.
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы проведен анализ предметной области, проанализированы существующие аналоги. Составлена информационная модель системы управления, а также на ее основе разработана структурная схема системы управления. Были выбраны компоненты из которых будет состоять система управления и на их основе разработана функциональная схема системы управления. Разработана схема электрическая принципиальная. Разработана граф-схема алгоритма работы системы и произведено моделирование системы в выбранной среде.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
