Реферат за темою випускної роботи
Зміст
- Вступ
- 1. Актуальність теми
- 2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати
- 3. Аналіз існуючих роботизованих систем
- 3.1 Системи пересування
- 3.2 Підсистеми робота
- 3.3 Методи управління роботом
- Висновки
- Перелік посилань
Вступ
Робототехніка - це швидко прогресуюча область, що викликає великий інтерес у інженерів і проектувальників. На сьогоднішній день, роботизовані системи успішно впроваджуються в небезпечні для людини сфери. Розвиток робототехніки також пояснюється широким спектром завдань, які потребують вирішення.
1. Актуальність теми
З необхідністю підвищення продуктивності, забезпечення гідної якості товару, що випускається і зменшення витрат на робочих почався процес автоматизації промисловості. Таким чином, роботизовані системи привели виробництво до нової вісі розвитку. Сьогодні роботи також успішно виконують побутові завдання, звільняючи від них людини. Якщо раніше системи були примітивними, спрямовані на виконання однієї або кількох завдань, то зараз спостерігається зростання складності роботехнічних систем, розвиток їх універсальності і вдосконалення вже існуючих.
2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати
Метою магістерської дисертації є створення прототипу мобільного робота на платформі Arduino. Головним завданням даної роботи є проведення аналізу в області роботизованих систем. Визначеннях класів, систем і підсистем.
3. Аналіз існуючих роботизованих систем
В робототехніці два класи найбільш використовуваних роботів - маніпуляційні та мобільні роботи. Такі роботи успішно використовуються практично у всіх сферах життя людини: промисловості, будівництві, господарстві, військовій справі. Основними завданнями будь-якого робота є полегшення праці і зниження ризику для життя людини.
Маніпуляційний робот містить дві органічно пов'язані частини: пристрій управління і маніпулятор. Пристрій управління включає в себе чутливі (сенсорні) пристрої, пристрої обробки і зберігання інформації (обчислювальний пристрій, накопичувачі інформації), пристрій управління приводами. Маніпулятор з точки зору механіки і теорії механізмів - це складний просторовий керований механізм з декількома ступенями свободи, що містить жорсткі і пружні ланки, передачі і приводи. Маніпуляційний робот представляє єдину динамічну систему. З огляду на її складності при дослідженні доводиться виділяти і розглядати окремо механізми, приводи і систему управління [1].
Мобільний робот - це автоматична машина, оснащена деякими системами пересування і підсистемами (датчиками), що дозволяють роботу орієнтуватися в просторі, визначати сили, що впливають на нього в навколишньому середовищі [2].
Для роботи над підсистемою прогнозування доцільно використовувати мобільного робота, на увазі його можливостей.
3.1 Системи пересування
Вибір того чи іншого способу пересування робота - це один з найважливіших етапів його створення.
Системи пересування бувають наступними: колісні, гусеничні, крокуючі. Колісні системи є найбільш поширеними, так як забезпечують достатню прохідність робота. Залежно від кількості коліс змінюється ступінь зчеплення робота з поверхнею. Існують одноколісні роботи (шаробот [ 3 ]), двоколісні (Сегвей [ 4 ]) і ускладнені конструкції з шестиколісний основою. Ще більше зчеплення забезпечують гусеничні системи. Ними оснащуються сучасні роботи для швидкого переміщення по грубим поверхням. Складне становище викликає переміщення по гладким покриттям. Прикладом такого робота може бути робот, розроблений НАСА «Urbie» [ 5 ]. Менш поширеним є крокує система. Розробка такого робота - це складне завдання динаміки. Уже створено кілька двоногих роботів [ 6 ], здатних переміщатися як по гладенькій підлозі, так і по сходах, але все ще гостро стоїть проблема балансування пересування.
Існує ряд технологій, що дозволяють переміщатися крокуючим роботам:
- Сервопривод + гидромеханічеський привід - рання технологія конструювання крокуючих роботів, реалізована в ряді моделей експериментальних роботів виготовлених компанією General Electric в 1960-і р.
- ZMP-технологія: ZMP (англ.) (Англ. Zero Moment Point, «точка нульового моменту») - алгоритм, що використовується в роботах, подібних ASIMO компанії Хонда. Бортовий комп'ютер управляє роботом таким чином, щоб сума всіх зовнішніх сил, що діють на робота, була спрямована в бік поверхні, по якій переміщується робот. [ 7 ]
- Стрибаючі роботи: в 1980-х роках професором Марком Рейбертом з Массачусетського технологічного інституту розробили робот, здатний зберігати рівновагу за допомогою стрибків, використовуючи тільки одну ногу. Рухи робота нагадують руху людини на тренажері пого-стик [ 8 ]. Згодом алгоритм був розширений на механізми, що використовують дві і чотири ноги. Роботи, що переміщаються на чотирьох кінцівках, продемонстрували біг, переміщення риссю, алюром, стрибками [ 8 ].
- Адаптивні алгоритми підтримки рівноваги. В основному базуються на розрахунку відхилень миттєвого положення центру мас робота від статично стійкого становища або якоїсь наперед заданої траєкторії його руху. Зокрема, подібну технологію використовує крокуючий робот-носій Big Dog. Адаптивний алгоритм підтримки стійкості також може базуватися на збереженні постійного напряму вектора швидкості центру мас системи, проте подібні методики виявляються ефективними тільки на досить високих швидкостях. Найбільший інтерес для сучасної робототехніки представляє розробка комбінованих методик підтримки стійкості, що поєднують розрахунок кінематичних характеристик системи з високоефективними методами імовірнісного і евристичного аналізу.
Іншими системами є плазують і літають, копіюють переміщення тварин. Повзають системи успішно використовуються для пересування роботів під водою подібно до того, як це роблять змії [ 8 ].
Створювана модель мобільного робота матиме триколісний основу для переміщення.
3.2 Підсистеми робота
Підсистеми - це деякі датчики, якими оснащується мобільний робот для отримання повної інформації про навколишнє середовище і щоб забезпечити безпечне переміщення машини. Датчики класифікуються за призначенням.
3.2.1 Датчики. Перша група
Системи визначають положення робота в просторі, його орієнтацію, позу, параметри руху, зусилля у виконавчій системі робота, сили взаємодії зі зовнішніми об'єктами.
Призначення даної групи: отримання інформації для управління рухом і силовим взаємодією робота з зовнішнім середовищем.
- Датчики переміщення (абсолютні і відносні): кут між ланками маніпулятора, кут повороту коліс.
- Датчики швидкості: швидкість обертання коліс.
- Гіроскопи: кутові швидкості.
- Акселерометри: прискорення.
3.2.2 Датчики. Друга група
Системи визначають окремі фізико-хімічні властивості зовнішнього середовища.
Призначення даної групи: отримання інформації про зовнішнє середовище, простота обробки і однозначність інтерпретації.
- Датчики положення: наявність або відсутність об'єкта (контактні, безконтактні). Безконтактні часто засновані на основі оптичної парі: світлодіод і фототранзистор.
- Далекоміри: сонари, лазерні далекоміри.
- Звукові датчики.
- Датчики світла і освітленості.
Температура, вологість, опір тощо.
3.2.3 Датчики. Третя група
Системи, що дають загальну картину навколишнього середовища.
Призначення даної групи: отримання найбільш повного обсягу інформації про зовнішнє середовище, складності з обробкою та інтерпретацією.
- Відеокамери.
- Просторові сканери (лазерний далекомір, скануючий деякий растр).
- Тепловізори.
- «Штучна шкіра»
Виходячи з огляду було визначено, що мобільний робот буде використовувати в якості підсистеми ультразвукові датчики.
3.3 Методи управління роботом
3.3.1 Біотехнічні
Управління роботом - організація дій роботизованої системи щодо встановлених завдань з урахуванням систем, підсистем і програмного забезпечення.
Класифікуються методи управління за типом наступним чином.
Біотехнічні системи управління. Категорія, в якій маніпулятор робота в точності копіює рух руки оператора. Зручність полягає в тому, що людина-оператор може знаходитися на досить великій відстані від зони виконання робіт, де йому може загрожувати як небезпека різних рівнів (низьких, середніх, високих). Автоматичні системи управління (СУ). Це ті СУ, які здатні працювати без участі людини. Головною перевагою автоматичних систем є те, що при циклічній, постійній роботі вони мають більш високі показники швидкості роботи, на відміну від систем, керованих оператором. Інтерактивні методи управління. Це «гібридні» СУ, які більшу частину часу працюють як автоматичні СУ, але при необхідності можуть бути миттєво переключені на управління людиною, або людина і автоматика працюють по черзі. Відмінною рисою таких систем є те, що оператор може подавати команди голосом, текстом. У таких системах робот може виконувати роботу поетапно: робот не перейде до наступного етапу, поки не отримає команду-дозвіл. Серед основних завдань управління роботами виділяють такі Були визначені основні класи роботів, наведені існуючі рішення по кожному класу. Вивчено найважливіші системи, підсистеми роботизованих машин. Виходячи з даного аналізу в подальшому будуть проведені роботи по опису основних компонентів мобільного робота, математичного апарату і в результаті робочий прототип. При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: травень 2019 року. Повний текст роботи
і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.
3.3.2 Автоматичні
3.3.3 Інтерактивні
Висновки
Список источников