Введение 13
1 Анализ технических решений 15
2 Проектирование платформы 27
2.1. Выбор конструкции 27
2.2. Габаритные параметры 28
2.3 Конструктивные особенности 28
2.4 Аппаратное обеспечение 30
2.5 Уровень САБ моделирования 33
2.6 Уровень САМ моделирования 34
2.7 Уровень САЕ моделирования 35
2.7.1 Кинематический анализ 35
2.7.2 Решение обратной задачи кинематики геометрическими методами 43
2.7.3 Модель SimMechanics 47
3 Программное и алгоритмическое обеспечение 49
3.1 Разработка алгоритмов 49
3.2 Математическое моделирование 55
3.3 Программное обеспечение для взаимодействия с пользователем 57
4 Социальная ответственность 62
4.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 62
4.2 Техника безопасности 63
4.3 Производственная санитария 65
4.3.1 Микроклимат 65
4.3.2 Шум 66
4.3.3 Электромагнитные излучения 67
4.3.4 Освещение 68
4.3.5 Статическое электричество 69
4.4 Пожарная безопасность 70
4.4.1 Пожарная профилактика 70
4.4.2 Оценка пожарной безопасности помещения 71
4.4.3 Мероприятия по устранению и предупреждению пожаров 71
4.4 Охрана окружающей среды 74
5 Технико - экономическое обоснование работы 76
5.1 Организация и планирование работ 76
5.1.1 Продолжительность этапов работ.
5.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 84
5.2.2 Расчет заработной платы 86
5.2.3 Расчет затрат на социальный налог 87
5.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 87
5.2.5 Расчет амортизационных расходов 88
5.2.6 Расчет расходов, учитываемых непосредственно на основе платежных (расчетных)
документов (кроме суточных) 90
5.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 90
5.2.8 Расчет прибыли 91
5.2.9 Расчет НДС 91
5.2.10 Цена разработки НИР 92
5.3 Оценка экономической эффективности проекта 92
5.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 92
Заключение 98
Список публикаций 99
Список использованных источников 102
Приложение (А) 105
2 THE DESIGN OF THE ROBOT 106
2.1 Introduction 106
2.2 Robot dimensions 108
2.3 Robot design features 109
2.4 Computer-aided design (CAD) model 111
2.6 Solution of inverse kinematic problem 120
Приложение Б 125
Двадцатый век запомнился нам как век великих открытий в области науки и техники. Использование передовых достижений в этих областях позволило повысить эффективность и качество производственных процессов. С точки зрения истории, техническая революция может рассматриваться как последовательность ярко выраженных этапов развития. Первый этап этого процесса можно было бы охарактеризовать словом "механизация"; ключевым фактором на этом этапе было использование механизмов и машин. С технической точки зрения, автоматизация может рассматриваться как последний этап промышленной революции. На этом этапе помимо станкостроения бурно развивается робототехника во всех сферах человеческой деятельности.
Особое место роботы заняли в промышленности. Благодаря появлению промышленных роботов многие производственные операции стали производиться в автоматическом режиме при этом сократилось время технологического цикла. Помимо автоматизированных конвейеров, важную роль в промышленности играют манипуляционные механизмы. Они занимают до 40% доли всех роботов в промышленности. Хотя робот и заменяет человека в таких видах деятельности как: сварка, сверление, покраска и т.д. все же он нуждается в постоянном обслуживании и регулировке. Так же со временем подобные роботы требуют замены. Для того чтобы данный процесс оставался неизменным необходимо готовить высококлассных специалистов не только в робототехнике в целом, но и в области манипуляционных систем в частности.
На сегодняшний день в России более 15 высших учебных заведений выпускают бакалавров и магистров в области робототехники. Так, в Томске, на май 2016 г., подготовка по направлению «робототехника» ведется в 2 ВУЗах. Дисциплины данного направления изучают и в учреждениях среднего образования. Только в Томске на сегодняшний день охват школьников в возрасте от 10 до 18 лет составляет 8 тысяч человек. Для выявления технически одаренных людей требуется большая материальная база, но зачастую она дорога и не имеет образовательной программы. Данная проблема является острой и взята под контроль правительством РФ. На сегодняшний день, решением является компьютерное моделирование, но оно не является эффективным и не всегда модель адекватно способна отражать поведение реального объекта. Представленный в работе робот в первую очередь является манипуляционной системой, которая подойдет для изучения кинематики и шагающих механизмов.
Вторым направлением в решении проблемы подготовки высококлассных специалистов является отсутствие интересных задач. Для запуска процесса развития необходимо ставить сложные, требующие высокого уровня изучения задачи. Одной из таких задач является управление шагающей машиной. Решение требует рассмотрения вопросов кинематики, объектно-ориентированного и процедурного подхода к программированию и д.р.
Разработка алгоритмов движения, как части робота - манипулятора, так и шагающей системы целиком, а также созданное программное обеспечение и дидактический материал позволят отчасти решить проблемы, связанные с недостаточным обеспечением курсов для подготовки специалистов в области робототехники.
Подводя итог выпускной квалификационной работы, можно констатировать то, что все поставленные задачи были успешно достигнуты:
1) проведённый анализ известных технических решений показывает острую необходимость развития и производства робототехнических систем на территории Российской Федерации;
2) изучены все основные этапы проектирования технических объектов и реализованы на примере проектирования мобильной платформы. Разработан перечень графического материала в соответствии с нормами ЕСКД, достаточного для производства продукта;
3) проведен кинематический анализ квадропод платформы;
4) произведено математическое моделирование;
5) подобрана элементная база и разработан алгоритм движения шагающего робота. В соответствии с алгоритмом написано программное обеспечение для носимой электроники;
6) разработано программное обеспечение для взаимодействия с пользователем;
7) на основе проведённых исследований был построен прототип робота и апробированы разработанные алгоритмы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
