Классификация шагающих роботов и обзор существующих конструкций. Выбор профиля ноги робота. Расчет электродвигателя и посадки с натягом, выбор подшипников. Моделирование системы автоматического управления средствами Matlab. Выбор электронных компонентов.
Аннотация к работе
С развитием научно-технического прогресса, внедрением новых технологий в различных областях производства, в том числе вредного и опасного, возникает необходимость в мобильных устройствах специального назначения, способных работать, например, в зоне высокой радиоактивности (при обслуживании ядерных реакторов), при тушении лесных пожаров или в зонах стихийных бедствий. Шагающий способ представляет основной интерес для движения по заранее неподготовленной местности с препятствиями. Помимо этого шагающий способ передвижения обладает и большей проходимостью на пересеченной местности вплоть до возможности передвигаться прыжками, преодолевать препятствия и т.п.Мониторингом окружающей среды называются регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности. Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистемы, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются. В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры: 1) Выделение (определение) объекта наблюдения; 3) Наблюдение за состоянием природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды. При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация: источник поступления загрязняющих веществ в окружающую среду - выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами;Человек, совершенствуя природу на базе создания комбинированных шагающих механизмов с другими типами движителей, способен создать более производительные и высоко адаптивные транспортно-технологические машины. Этому способствуют свойства опорно-двигательного аппарата шагающего движителя: дискретность колеи и наличие нерабочего пространства ног. Слепое копирование природных объектов без глубокого изучения их поведения, как правило, не позволяло создать работоспособные конструкции, которые можно было бы использовать в практике: например, лесная машина фирма "Табержек", робот лаборатории транспортных систем АН СССР. В соответствии с этой концепцией низший уровень управления локомоционным процессом может быть представлен как результат коллективной работы независимых замкнутых систем автоматического регулирования (регуляторов). Иными словами, шагающий робот как единый автомат может быть представлен композицией некоторого количества элементарных, независимо функционирующих автоматов, а локомоционный процесс результатом совместного действия этих автоматов.Во-первых, необходимо добиться, чтобы во время движения аппарат мог какое-то время устойчиво находиться в положении, когда его опорой является только одна конечность. При этом опора должна иметь достаточную прочность, чтобы выдержать всю массу агрегата, а приводы - достаточную мощность, чтобы обеспечивать поступательное движение. Обратив свое внимание на четвероногих животных, можно заметить, что при движении они сохраняют равновесие почти исключительно за счет динамической устойчивости. Условием устойчивого равновесия является требование, чтобы при движении центр тяжести такого робота в любой момент находился в пределах воображаемого треугольника, углами которого являются опорные в настоящий момент конечности. Исходя из этого был разработан шагающий агрегат на четырех конечностях, алгоритм движения которого был определен таким образом, чтобы при его движении в любой момент времени в воздухе находилась только одна нога, а корпус имел опору одновременно на три точки и сохранял при этом статическую устойчивость.В зависимости от назначения и решаемого класса задач, шагающие роботы выделяют: а) производственные шагающие роботы б) исследовательские шагающие роботы. Для таких роботов характерно наличие автоматических исполнительных устройств (манипуляторы, имитирующие движения рук человека, самоходные тележки с различными типами шасси и т. п.). Промышленные роботы предназначены в основном для автоматизации всех видов ручных и транспортных операций в различных отраслях промышленности. В настоящее время начинается интенсивная разработка таких роботов, знаменующих начало роботизации сельскохозяйственного производства. Боевые (военные) роботы заменяют человека в боевых ситуациях для сохранения человеческой жизни или для работы в условиях несовместимых с возможностями человека в военных целях.Создатели робота из Васедовского университета (Waseda University) в Токио и японская робототехническая компания Tmsuk надеются, что однажды с помощью созданного ими двуногого робота люди, поль
План
Содержание
Введение
Глава 1. Анализ состояния проблемы
1.1 Мониторинг окружающей среды
1.2 Анализ шагающего вида движения
1.3 Анализ техники ходьбы по количеству точек опоры шагающих роботов
1.4 Классификация шагающих роботов
1.5 Обзор существующих конструкций
Выводы к главе 1
Глава 2. Конструкторский раздел
2.1 Описание разрабатываемой конструкции
2.2 Выбор профиля ноги робота
2.3 Трехмерная модель робота и его модулей
2.4 Тепловой расчет электродвигателя
2.5 Расчет посадки с натягом
2.6 Расчет и выбор подшипников
2.7 Геометрический расчет реечной передачи
Вывод по главе 2
Глава 3. Система автоматического управления
3.1 Функциональная схема устройства
3.2 Задачи система автоматического управления
3.3 Структурная схема САУ устройством
3.4 Определение передаточных функций
3.5 Моделирование системы автоматического управления средствами Matlab
3.5.1 Исследование непрерывной системы
3.5.2 Настройка ПИД - регулятора
3.5.3 Исследование системы на робастность
3.5.4 Исследование системы с учетом нелинейности
3.5.5 Исследование системы на устойчивость критерием Найквиста
3.5.6 Определение запаса устойчивости
3.5.7 Определение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы
Глава 4. Цифровая САУ
4.1 Моделирование цифровой системы
4.2 Исследование цифровой системы на устойчивость
4.3 Выбор электронных компонентов
4.3.1 Плата
4.3.2 Силовой модуль
4.3.3 Датчик тока
4.3.4 Энкодер
4.3.5 Жидкокристаллический индикатор
4.3.6 Датчик температуры и влажности DHT11
4.3.7 Принципиальная схема разрабатываемой системы
Выводы к главе 4
Глава 5. Правила по охране труда на предприятиях и в организациях машиностроения
5.1 Общие требования
5.2 Требования к производственным(технологическим) процессам
5.3 Требования к производственным помещениям
5.4 Требования к производственному оборудованию
5.5 Требования к размещению производственного оборудования и организации рабочих мест
5.6 Режимы труда и отдыха
5.7 Требования к профессиональному отборуи проверке знаний правил
5.8 Требования к применению средств защиты работающих
Заключение
Библиографический список
Введение
шагающий робот электродвигатель электронный
С развитием научно-технического прогресса, внедрением новых технологий в различных областях производства, в том числе вредного и опасного, возникает необходимость в мобильных устройствах специального назначения, способных работать, например, в зоне высокой радиоактивности (при обслуживании ядерных реакторов), при тушении лесных пожаров или в зонах стихийных бедствий.
Наиболее полно этим требованиям, скорее всего, будут отвечать шагающие роботы
Шагающий способ представляет основной интерес для движения по заранее неподготовленной местности с препятствиями. Помимо этого шагающий способ передвижения обладает и большей проходимостью на пересеченной местности вплоть до возможности передвигаться прыжками, преодолевать препятствия и т.п. При шагающем способе меньше разрушается грунт. [2]
Целью данного проекта является разработка шагающего робота. Как природная, так и техногенная среда содержит множество препятствий которые трудно или невозможно преодолевать с помощью традиционных типов движения. Наибольшую сложность представляют препятствия в виде ступенек. Преодолеть такие препятствие становиться возможным благодаря конструкции шагающего робта.