ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 67
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Департамент образования и науки города Москвы
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
(ГБПОУ МГОК)
УДК 006.200000
Кафедра «Технология машиностроения
и радиосвязь»
| Допущено к защите Заместитель директора по УР ________ И.В. Петрова «____»__________2021 г. | Допущено к защите Заведующий кафедрой __________ Т.А. Кильдеев «____»__________2021 г. |
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
по специальности 15.02.10. Мехатроника и мобильная робототехника (по отраслям)
«Модернизация манипулятора мобильного робота-спасателя, разработанного «ООО СКТБ ПР»»
Руководитель _______________ Д.В. Боброва
(подпись, дата)
Нормоконтроль ______________ Ю.А. Полубабкина
(подпись, дата)
Студент группы МР-318/1 _______________С. А. Фоминых
(подпись, дата)
Москва 2021
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….4
ГЛАВА 1. ОСНОВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О СКТБ «ПРИКЛАДНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ»
1.1. СКТБ «ПР». Информация о предприятии и сфере деятельности…………6
1.2. Актуальность темы разработки манипуляторов для мобильных роботов…………………………………………………………………………...10
1.3. Исследуемый мобильный робот…………………………………………...11
1.4. Основополагающая информация о робототехнике……………………....14
1.5. Факторы, определяющие необходимость создании мобильных мехатронных роботов…………………………………………………………...16
РАЗДЕЛ 2. РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАНИПУЛЯТОРА МОБИЛЬНОГО РОБОТА-СПАСАТЕЛЯ.
2.1 Выбор и обоснование конструкции……………………………………….19
2.2 Расчет элементов манипулятора…………………………………………...22
2.2.1 Расчет гидроцилиндров……………………………………………..22
2.2.2 Расчет гидроцилиндра рукояти…………………………………….24
2.2.3 Расчет гидроцилиндра стрелы……………………………………...25
2.2.4 Расчет гидроцилиндра захватного органа…………………………26
2.3 Расчет трубопроводов гидросистемы……………………………………...28
2.4 Расчет металлоконструкций манипулятора на прочность………………..30
2.4.1 Расчет рукояти манипулятора……………………………………….30
2.4.2 Расчет стрелы на прочность…………………………………………39
2.5 Обоснование внедрения средств автоматизации…………………………47
2.6. Представление управления роботом-манипулятором в релейно-контактном виде………………………………………………………………...50
2.7. Представление управления роботом-манипулятором в виде функциональной схемы………………………………………………………..56
ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА В ЭКОНОМИЧЕСКОМ ПЛАНЕ.
3.1. Технико-экономическое обоснование проекта………………………….61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...77
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..78
ВВЕДЕНИЕ
На протяжении многих веков люди создавали механизмы и машины, которые могут облегчить нам жизнь, и маловероятно, что современный человек сможет показать жизнь без них. Каждый день появляются новые устройства и совершенствуются существующие. Таких устройств уже существует большое количество, но без сомнения, роботы считаются важнейшим воплощением человеческой идеи.
Робот (чешский robot, от Robota - принудительный труд, воровство - раб), машина с антропоморфным эффектом (похожая на человека), при взаимодействии с окружающим миром выполняет функции человека (иногда животного).
В обучении робототехнике выделяют 3 типа роботов: с жесткой программой действий; Манипуляторы, управляемые человеком-оператором; с искусственным интеллектом (называемым в некоторых случаях интегральным), целевым («интеллектуальным») без вмешательства человека. Большинство современных роботов (абсолютно все три типа) - это роботы-манипуляторы.
Рука промышленного робота содержит «механическую руку» (одну или несколько) и панель дистанционного управления или интегрированное устройство управления программой, реже электронный компьютер (ECM).
Манипулятор - это комплекс пространственного рычажного механизма и концепции привода, который под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора совершает действия (манипуляции), аналогичные действиям руки человека. Предполагается, что промышленные роботы заменят людей. При этом решается важная социальная задача - избавить человека от работы, связанной с повреждением здоровья или тяжелым физическим трудом, а тем более от простых однообразных поступков, не требующих существенной квалификации. Эластичное автоматизированное производство на базе промышленных роботов решает задачи автоматизации предприятий с широким ассортиментом продукции для мелкого и штучного производства. Компьютерное моделирование концепций роботов играет колоссальную роль в науке и технологиях. Большая часть трудоемкого физического труда человека теперь заменена роботами, а вычислительные устройства и компьютерные системы свели к минимуму массовые вычисления и преобразование. Компьютерные модели используются для извлечения новых знаний о моделируемом объекте или для приблизительной оценки поведения математических систем, которые очень трудно поддаются аналитическому исследованию. Компьютерное моделирование рассматривается как таковое из-за финансовых или физических препятствий или может привести к неожиданным результатам.
Актуальность выбора базы и использования спасательного манипулятора определяется следующими элементами:
-
использование робототехнических технологий в спасательной деятельности; -
увеличение эффективности и результативности спасательного процесса, с помощью мехатронной установки манипулятора, способного работать в завалах или условиях недосягаемости человеком.
ГЛАВА 1. ОСНОВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О СКТБ «ПРИКЛАДНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ»
1.1. СКТБ «ПР». Информация о предприятии и сфере деятельности.
ООО «СКТБ ПР» более 30 лет специализируется на проектировании, разработке, создании и внедрении робототехнических комплексов и систем, а также дополнительных и специальных устройств и их технологий.
Список основных заказчиков:
-
Предприятия Госкорпорации «РОСАТОМ» РФ; -
Министерство обороны РФ, -
МЧС РФ; -
ФСБ РФ; -
ФСО РФ; -
Промышленные государственные и частные предприятия; -
МВД Республики Беларусь; -
МВД Республики Казахстан; -
МВД Республики Вьетнам.
Мобильные роботы, разработанные СКТБ ПР в кратчайшие сроки, успешно использовались для ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в 1986-1987 годах (Мобот-Ч-ХВ2) и получили высокую оценку правительственной комиссии.
С помощью мобильных роботов «СКТБ ПР» источники радиационной активности были ликвидированы в 1997 г. во ВНИИЭФ - Арзамас-16 (МРК-25 «Кузнечик»), в 1998 г. в Чеченской Республике и в 1998 г. в Мурманской области. транспортных средств, выполняющих дозиметрические работы в 2006 году.
В интересах служб МВД, ФСБ, ФСБ, МЧС и Минобороны разработка робототехнических комплексов на основе различных унифицированных рам, манипуляторов и большого количества и навесное оборудование в зависимости от типа решаемых боевых и оперативных задач разработано и выпускается серийно.
Большое количество вспомогательных устройств и устройств, которыми оснащены наши роботы, позволяет нам выполнять практически все операции и действия, решаемые партнерами и заказчиками этого конструкторского бюро.
За долгие годы успешной работы накоплен большой опыт разработки мобильных роботов массой от 20 до 24 000 кг. С 2000 года разработано более 10 типов робототехнических систем, на основе которых созданы семейства, выпущено более 60 моделей роботов.
Созданные СКТБ ПР робототехнические комплексы неоднократно экспонировались на международных выставках в России и за рубежом и были отмечены различными медалями и дипломами.
Робототехнические комплексы КБ использовались на российских и международных учениях различного уровня, ориентированных на территорию России и за рубежом, а также в боевых задачах, в том числе на территории России, Республики Беларусь и Республики Беларусь. Республика Казахстан и Республика Вьетнам.
Особенностью робототехнических систем, разрабатываемых в СКТБ ПР, является привлечение разработчиков к их эксплуатации на объектах заказчика, что позволяет адаптировать робота к конкретным условиям эксплуатации и требованиям заказчика.
Конструктивными особенностями наших робототехнических комплексов являются:
-
Наличие адаптивных пропеллеров, позволяющих адаптироваться к условиям движения и работе аксессуаров; -
Наличие большого разнообразия манипуляторов с различными конфигурациями и грузоподъемностью; -
Благодаря модульной структуре, основанной на стандартных моделях, можно создавать семейства для решения самых разных задач. -
Распределенная система управления позволяет расширять ее функции без существенного изменения ядра системы. -
Уникальные функциональные и технические свойства продукции; -
Возможность адаптации серийного продукта под специфику приложения заказчика; -
Возможность доработки и доработки продукции по результатам производственной деятельности; -
Возможность дооснащения изделий большим количеством дополнительных специальных шарнирных устройств.
Основными направлениями деятельности «СКТБ ПР» являются:
-
Создание робототехнических комплексов различного назначения и их индивидуальных систем; -
Разработка технологий использования МРК и их сетевых систем; -
обучение операторов; -
Техническая поддержка продукции на протяжении всего жизненного цикла;
Кроме того, СКТБ ПР разрабатывает системы дистанционного управления, используемые в других областях науки и техники.
В настоящее время СКТБ ПР выполняет ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по перспективным направлениям робототехники, в том числе:
-
Создание медицинских манипуляторов различного назначения; -
Разработка и создание новейших типов робототехнических комплексов и систем; -
Разработка и развитие новейших видов аксессуаров для робототехнических комплексов.
При этом осуществляется техническая поддержка ранее выпущенных продуктов.
1.2. Актуальность темы разработки манипуляторов для мобильных роботов.
Современный мобильный робот-манипулятор заменяет человеческий труд. Например, робот может использовать зажим для инструмента, чтобы удерживать инструмент и обрабатывать деталь, или удерживать саму деталь, чтобы направлять ее по рабочей зоне для дальнейшей обработки.
При использовании робота производительность обычно увеличивается, потому что робот может перемещать и позиционировать рабочий инструмент намного быстрее, чем человек, а также потому, что робот работает непрерывно 24 часа в сутки без перерывов и остановок, в отличие от человека. При правильном выборе роботизированной системы производительность и безопасность человеческого труда возрастают во много раз или даже на порядок по сравнению с ручным производством.
Заменяя людей, роботизированные механизмы эффективно сокращают производственные затраты на оплату труда разного рода специалистов. Этот фактор наиболее актуален в развитых странах, где высокая заработная плата и необходимость высоких премий за переработку. При использовании робота в производстве вам нужен только один оператор для управления процессом. Повышается качество обработки - промышленные роботы обладают высокой точностью позиционирования (0,1-0,05 мм) и повторяемостью. Исключение человеческого фактора приводит к уменьшению количества разных ошибок и поддержанию постоянной повторяемости на протяжении всего периода производства. Использование роботов особенно эффективно на опасных производствах, которые оказывают негативное влияние на человека, таких как химическая промышленность. В случаях, когда использование человеческого труда запрещено законом, использование роботов - лучшее решение. Современные промышленные манипуляторы практически не требуют обслуживания благодаря использованию бесщеточных двигателей и шестерен из нержавеющей стали.
1.3. Исследуемый мобильный робот.
СКТБ ПР работает над модернизацией комплекса МРК-35 с 2017 года.
В декабре 2017 года успешно проведены ведомственные аудиты модернизированного комплекса МРК-35.