Разработка робототехнического устройства

Курсовая работа

Робототехнические устройства на основе микроконтроллера находят широкое применение в промышленности, медицине, военной технике. Проектированием и созданием робототехнических устройств занимаются ведущие специалисты фирм Gudel AG, ABB, KUKA, FANUC, HYUNDAI, KAWASAKI, Motoman. Поэтому имеет высокое значение подготовка специалистов в области разработки робототехнических устройств.

Целью квалификационной работы является разработка робототехнического устройства. Для этого должен быть проведен сбор и анализ материалов по теме «Проектирование робототехнического устройства на основе микроконтроллера». В ходе работы должен быть подобран необходимый материал и поставлена задача по проектированию будущего устройства. Изучены основы робототехнического проектирования. Разработаны необходимые схемы и чертежи будущего проекта. Проведены необходимые эксперименты и проведен анализ их результата.

Тема проекта соответствует профессиональному модулю ПМ.01 Проектирование цифровых устройств по специальности 09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы».

1. Аналитическая часть

В аналитической части будет проанализирована предметная область, цели и задачи робототехники, рассмотрены аналоги устройств и рассмотрены методы проектирования.

1.1 Анализ предметной области

Задача робототехники — это создание и применение роботов и основанных на их использовании робототехнических систем различного назначения. Возникнув на основе механики и кибернетики, робототехника породила новые направления их развития. Для механики это, прежде всего, связанно с многозвенными механизмами типа манипуляторов, а для кибернетики — с интеллектуальным управлением, которое требуется для роботов с искусственным интеллектом.

Робот можно определить как универсальный автомат для осуществления механических действий, подобных тем, которые производит человек, выполняющий физическую работу. При создании первых роботов и вплоть до сегодняшнего дня образцом для них служат физические возможности человека. Именно стремление заменить человека на тяжёлых работах и породило сначала идею робота, затем первые попытки её реализации (в средние века) и, наконец, обусловило возникновение и развитие робототехники и роботостроения.

4 стр., 1559 слов

Роботы и робототехника в 21 веке

... через 20 лет Айзек Азимов сформулировал три закона робототехники, которые надолго определили наши представления о роботах: Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием ... системы уже давно используются для постановки диагнозов, анализа рентгеновских снимков и т. п.). В этой области робототехника соприкасается с телехирургией, удалёнными операциями, выполняемыми человеком по ...

Как показано на рисунке 1, в состав робота, прежде всего, входят один или несколько манипуляционных устройств, которыми обычно являются механические манипуляторы. Такой манипулятор состоит из нескольких кинематических пар с поступательным или угловым перемещением, снабжённых приводами (электрическими, гидравлическими или пневматическими).

На конце манипулятора имеется рабочий орган в виде захватного устройства или какого-либо специального инструмента. Следующими частями робота являются устройство передвижения, если робот подвижный, и устройство автоматического управления. Последнее в свою очередь включает чувствительные устройства — «органы чувства» робота, устройства обработки и хранения информации — «мозг» робота и устройства управления приводами манипуляционных устройств и устройств передвижения.

Рисунок 1. — Функциональная схема робота

Из данного определения следует, что робот — это машина автоматического действия, которая объединяет свойства машин рабочих и информационных, являясь, таким образом, принципиально новым видом машин. В достаточно развитом виде роботы аналогично человеку осуществляют активное силовое и информационное взаимодействие с окружающей средой и могут обладать искусственным интеллектом.

При решении проблемы создания роботов одним из естественных путей является копирование человека и живой природы вообще. Однако не менее важен сейчас и тем более в перспективе поиск принципиально новых путей, определяемых возможностями современной техники.

В качестве средств автоматизации роботы принципиально отличаются от других таких средств своей универсальностью и быстротой перехода на новые операции (гибкостью).

Под универсальностью мы понимаем универсальность самих рабочих органов робота и их движений. Универсальность управления движениями позволяет, в частности, выполнять и такие операции, которые невозможно заранее запрограммировать. Именно к ним относятся многие вспомогательные производственные операции, не поддающиеся традиционной механизации и автоматизации, поскольку последние основаны на сугубо специальных, то есть «одноцелевых», средствах.

Роль роботов в создании автоматизированных производств не сводится к использованию их только в качестве универсального средства автоматизации, то есть для обслуживания основного технологического оборудования. Когда роботы выполняют основные технологические операции, они являются уже не средством автоматизации, а сами выступают как основное оборудование.

По способу управления роботов различают:

  • роботы с программным управлением, которые работают по заранее заданной жесткой программе — это так называемые роботы первого поколения;
  • роботы с адаптивным управлением, которые имеют средства очувствления и поэтому могут работать в заранее не регламентированных и меняющихся условиях (брать произвольно расположенные предметы, обходить препятствия и так далее.);
  • это роботы второго поколения;

— – роботы с интеллектуальным управлением (с искусственным интеллектом), которые наряду с очувствлением имеют развитую систему обработки внешней информации, обеспечивающую им возможность интеллектуального поведения, подобного поведению человека в аналогичных ситуациях.

Классификация роботов по назначению. Для того чтобы ознакомиться с характеристиками роботов, рассмотрим их классификацию по основным показателям, которые определяют тип робота. Первым таким показателем, в соответствии с которым все роботы делятся на наиболее крупные группы, является их назначение, то есть область применения. Сфера использования роботов непрерывно расширяется и соответственно растет перечень типов роботов, определяемых их основным назначением.

6 стр., 2773 слов

Коммутационные устройства управления

... дистанционное управление исполнительными механизмами, в системах ручного управления РЭА. С ростом уровня автоматизации и функциональным усложнением РЭА непрерывно возрастает число применяемых коммутационных устройств и ... привести к выходу из строя устройства. В теме данного реферата я в основном постараюсь отметить коммутационные устройства с механическим управлением на два положения, более ...

Универсальные роботы предназначены для выполнения разных операций и в том числе для работы совместно с различными видами оборудования. Специализированные роботы имеют более узкое назначенее и осуществляют одну определенную операцию (например, сварку, окраску, обслуживание оборудования определенного вида), а специальные роботы выполняют только одну конкретную операцию (например, обслуживают конкретную модель технологического оборудования).

Классификация роботов по показателям, определяющим их конструкцию. К таким показателям относят: тип приводов робота, его грузоподъемность, количество манипуляторов, тип и параметры их рабочей зоны, подвижность и способ размещения, исполнение по назначению.

Классификация роботов по быстродействию и точности движений. Эти параметры взаимосвязаны и характеризуют динамические свойства роботов. Быстродействие и точность роботов складывается из их значений для манипуляторов и устройства передвижения. Специфическими и главными в робототехнике являются, конечно, быстродействие и точность манипуляторов. Быстродействие манипулятора определяется скоростью его перемещения по отдельным степеням подвижности.

Быстродействие роботов общего применения можно разбить на три следующие группы: малое — при линейных скоростях по отдельным степеням подвижности до 0,5м/с; среднее — при линейных скоростях свыше 0,5 до 1м/с; высокое — при линейных скоростях свыше 1м/с.

1.2 Анализ существующих разработок и обоснование проектирования робототехнического устройства на основе микроконтроллера

Сегодня в мире используются миллионы роботов. Применение им нашлось практически во всех сферах человеческой деятельности. Роботы управляют самолётами и поездами, спускаются в жерла вулканов и на дно океана, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для разведки и разминирования, помогают спасателям искать людей под завалами. Нет такой области, в которой человек не попытался создать себе автоматического помощника.

На производстве работают сотни тысяч роботов, но гораздо больше их трудится за пределами фабричных цехов. Автономные роботы, обладающие свободой передвижения, включают в себя автономные летательные аппараты, существуют роботы-сапёры (Mini-Andros), роботы-газонокосилки (Robomower), роботы-курьеры (HelpMate), доставляющие лекарства и документы в некоторых больницах, и так далее.

Особая категория — андроиды или человекообразные роботы. Создать андроидов оказалось более сложным делом, чем ожидалось. Потребовались значительные достижения в области эффективных моторов, технологий машинного зрения и увеличение вычислительной мощности компьютеров, чтобы появились первые андроиды, способные передвигаться, ориентироваться в пространстве и что-то делать, такие как ASIMOи Qrio. Технологии машинного зрения позволяют роботам (пока ещё не очень хорошо) ориентироваться в пространстве, находить дорогу, распознавать предметы. Роботы могут узнавать людей по лицам и голосам. Технологии искусственного интеллекта позволяют роботам самостоятельно принимать решения и действовать автономно.

15 стр., 7351 слов

Проектирование роботов и робототехнических систем

... устойчивость преобладающего положения при ориентации, размеры захватывающего устройства робота, а с другой - на сцепляемость заготовок. ... деталей методом механической обработки, штамповки или литья. Курсовой проект преследует цель закрепить теоретические знания по основам ... устройств (в том числе ПР) для автоматизации рассматриваемой технологической операции. В процессе выполнения этого этапа работы ...

Нет чёткой грани между роботами и просто машинами. К роботам можно отнести и автоматические поезда, и беспилотные летательные аппараты. Существующие технологии (автопилоты) даже позволяют компьютерам осуществлять полёты пассажирских самолётов от взлёта и до посадки. Можно считать функционально близкими к роботам банкоматы и более совершенные киоски для выполнения различных финансовых операций — они эффективно заменяют работника-человека.

Развлекательные роботы появились с выходом на рынок Aibo, робособаки от Sony. Теперь многие игрушки наделяются зачатками интеллекта — процесс, который скоро приведёт к появлению действительно разумных игрушек вроде медвежонка из фильма AI. Роботы-тюлени и роботы-кошки повышают настроение пожилых людей в японских домах престарелых. Начинается использование роботов для обучения и развлечения детей в детских садах и школах США и Южной Кореи.

В начале 2000-х роботы проникли в сферу домашнего хозяйства (что было предсказано футуристами в 60-е годы): газонокосилки, роботы пылесосы и мойщики пола. iRobotпродала уже несколько миллионов робопылесов Roomba. Поумнели и неподвижные машины: стиральные, посудомоечные и другие. Домашние роботы быстро входят в нашу жизнь. Скоро (примерно к 2015-2020 году) в среднем «умном» доме будет несколько интеллектуальных предметов бытовой техники и несколько автономных роботов.

Робот, как правило, состоит из механической и электронной частей. Механическая часть может содержать различные движители и манипуляторы, а также корпус и крепления различных частей, элементов, плат. Электронная часть робота обычно состоит из главного контроллера, контроллеров механики и датчиков.

Рисунок 2. — Робот для уборки пола

Для удаления загрязнений, робот использует малярный валик, которым он подбирает крошки и крупный мусор, перемещая их в совок. Кроме того, в основании рамы, установлена подвижная, поролоновая швабра, на которую в свою очередь, из специального резервуара капает вода. А полотенце в задней части робота, волочась, сушит пол и удаляет все оставшиеся загрязнения.

Рисунок 3. — Робот-платформа с манипулятором на ATmega

Робот для подбора и перемещения предметов, управляя на расстоянии при помощи любого ИК пульта.

Рисунок 4. — Робот, избегающий препятствия

Для питания используется аккумулятор 9.6В и импульсный регулятор напряжения. Ультразвуковой дальномер был установлен на сервопривод. На плату Arduino был установлен микроконтроллер ATmega168.

1.3 Анализ методов проектирования робототехнических устройств

Существует большое количество методов проектирования робототехнических устройств, специалисты в области робототехники приводят большое количество различных технологии методик. Ниже представлены некоторые методы.

Метод морфологических таблиц основан на построении таблицы, в которой перечисляются все основные элементы, составляющие объект, и указываются все допустимые варианты реализации этих элементов. Комбинируя варианты реализации элементов объекта, можно получить самые неожиданные новые решения. Цель морфологического анализа — построить поле возможных проектных решений.

6 стр., 2622 слов

Бесконтактное вихревое вакуумное захватное устройство для промышленных роботов

... смысл уменьшить рабочий объем камеры. На рисунке 7 приведены сравнительные схемы двух вакуумных захватов с различной геометрией камер. 1 2 Рис. 7 Две схемы схватов Исследование ... на картину и значения градиента давления и, как следствие, удерживающего усилия захватного устройства. Становится возможным рассчитать пограничный слой, если построить сетку конечных элементов с искусственным ...

Многокритериальная оптимизация на основе множества критериев, заданных таблично. На практике часто возникает типовая проектная задача, состоящая в том, что из альтернативного множества I комплектующих или вариантов проекта надо выбрать удовлетворяющие множеству ограничений J, оптимальные в силу заданного множества V показателей качества. Такое описание формирует таблицу IxV. В этом случае применять сканирование не нужно, так как строки, в которых записаны численные характеристики уже пронумерованы от 1 до I.

Модульный принцип построения роботов позволяет наиболее легко создавать их модификации и совершенствовать новые типы на базе одних и тех же конструктивных частей. При этом возникает возможность в каждом конкретном случае выбирать оптимальную степень кинематической, аппаратурной и программной избыточности, стоимость и распределение функции между роботом и работающим вместе с ним технологическим оборудованием (вплоть до объединения отдельных модулей).

Для проектирования устройства был выбран модульный принцип построения робота. Так как этот метод позволяет создавать необходимые модификации и совершенствовать устройства на базе одних и тех же частей.

проектирование робототехнический устройство микроконтроллер

1.4 Постановка задачи

Проанализировав материал по проектированию робототехнических устройств, были сформулированы следующие задачи:

  • разработка структуры системы управления;
  • выбор элементной базы робота;
  • выбор исполнительных устройств (электродвигателей);
  • разработка электрической принципиальной схемы устройства;
  • разработка печатной платы;
  • разработка структурной схемы робототехнического устройства;
  • создание действующей модели устройства;
  • подобрать необходимые материалы для реализации устройства.

Техническое задание на проект «Робот, избегающий препятствия на микроконтроллере Atmega88».

Цель составной части ОКР является разработка конструкцию будущего устройства. Наименование образца и индекс: робот 1.

В состав робототехнического устройства входит: микроконтроллер Atmega88 выполняющий роль управления устройством, для реализации движения робота понадобилось 2 двигателя, для правильной подачи питания на двигатели был подобран драйвер двигателя drv8833, для определения препятствии был выбран инфракрасный датчик препятствий SG035-SZ, программа, источником питания служат батарейки типа АА 3,5В. При работе изделие должно перемещаться и избегать препятствия. Время непрерывной работы изделия не менее 5ч, полный срок службы изделия должен составлять не менее 5 лет. Внешний поверхности изделия не должны иметь острых углов и ребер, наружные поверхности должны быть окрашены эмалью любого цвета. Требования к эксплуатации, хранению, удобству технического обслуживания и ремонта, изделие должно быть удобным в эксплуатации, и позволять производить его периодическое обслуживание одним человеком, подготовленным в объеме знания изделия до конструктивно-съемного элемента. Изготовление изделия не должно требовать применение специальных материалов и технологической оснастки. Конструкция составных частей изделия должна обеспечивать возможность простой и быстрой их замены с полным восстановлением функций без подстройки и регулировки. Изделие не должно требовать внешнего принудительного охлаждения.

5 стр., 2062 слов

Робота зі скаргами незадоволених клієнтів

... 21 4. Система роботи зі скаргами у мережі готелів Promus. 22 5. Система обслуговування клієнтів в Microsoft 23 6. ... в базах даних (якщо існують), а проблеми пов'язані зі скаргами, залишаються поза увагою менеджерів по маркетингові та торгового персоналу ... клієнтів. 16 2.4. Технічний бік роботи відділу з роботи з клієнтами.. 17 2.5. Зробити те щоб замовник міг звернутися після того зі своїми скаргою. ...

В изделие не должны применяться остродефицитные материалы и комплектующие изделия. Используемые материалы не должны выделять дурнопахнущих, токсичных и взрывоопасных веществ во всех режимах работы и в нерабочем состоянии и не поддерживать горения.

2. Проектно-конструкторская часть

В проектно-конструкторской части будет разработана и представлена структурная схема робототехнического устройства, электрическая принципиальная схема, выбрана элементная база, разработана монтажная схема.

2.1 Разработка структурной схемы робототехнического устройства

При разработке робототехнического устройства была разработана структурная схема, представленная на рисунке 4. В состав устройства входят: двигатели, драйвер двигателя, инфракрасный датчик, микроконтроллер, источник питания.

Рисунок 4. — Структурная схема устройства

Микроконтроллер Atmega88 получает от инфракрасного датчика SG035-SZ сигнал, получив сигнал высокого уровня, передает его на входы драйвера двигателей drv8833. Драйвер drv8833 усиливает эти сигналы и передает их на двигатели. После получения сигнала двигатели приводятся в действие. Источник питания обеспечивает питание всех элементов устройства.

2.2 Выбор и обоснование элементной базы

Основой устройства является микроконтроллер Atmega88. Для прошивки микроконтроллера ATMega88 не требуется сложного специализированного оборудования. Сердцем микроконтроллеров AVR является 8-битное микропроцессорное ядро или центральное процессорное устройство (ЦПУ), построенное на принципах RISC-архитектуры. Основой этого блока служит арифметико-логическое устройство (АЛУ).

Основные характеристики:

8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением;

Прогрессивная RISC архитектура:

  • 130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл;
  • 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения Полностью статическая работа;
  • приближающаяся к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц) производительность;
  • встроенный 2-цикловый перемножитель.

Энергонезависимая память программ и данных:

  • 8 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash);
  • обеспечивает 1000 циклов стирания/записи;
  • дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки;
  • обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write);
  • 512 байт EEPROM;
  • обеспечивает 100000 циклов стирания/записи;
  • 1 Кбайт встроенной SRAM;
  • программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя.

Специальные микроконтроллерные функции:

  • сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания;
  • встроенный калиброванный RC-генератор;
  • внутренние и внешние источники прерываний;
  • [Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/robotyi-so-shemami-robota/

    7 стр., 3284 слов

    Робота з таблицями у Word

    ... на границях таблиці, то за допомогою клавіш можна вийти з таблиці Якщо натиснenb клавішу < Таb >, коли ... комірках або утримуючи натиснуту клавішу <Shift >, натиснути одну з клавіш управління курсором. Крім того, можна використовувати швидкі клавіші, ... видалення комірок Для того щоб видалити рядки, стовпці чи комірки з таблиці, спочатку варто виділити комірки, а потім виконати команду ...

  • пять режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby и снижения шумов ADC.

Выводы I/O и корпуса:

  • 23 программируемые линии ввода/вывода;
  • 28-выводной корпус PDIP, 32-выводной корпус TQFP и 32-выводной корпус MLF.

Рабочие напряжения:

  • 2,7-5,5В(ATmega8L);
  • 4,5-5,5В(ATmega8).

Рабочая частота:

  • 0-8МГц(ATmega8L);
  • 0-16МГц(ATmega8).

Резисторы выбираются по требуемому номинальному значению и мощности. Выбирая резисторы по мощности, определяется мощность рассеяния на каждом резисторе отдельно по формуле

P=U*I, P=U 2 /R, P=I2 R,

выведенные из закона Ома. Полученная величина увеличивается вдвое. Исходя из полученных значений, выбирают резисторы эталонных мощностей.

Мной были выбраны: Резистор 240.

Для передвижения конструкции мной были выбраны колеса: Gekko имеющие размер: 65×26мм и вес: 38гр.

Так же для реализации прокрутки колес были выбраны моторы-редукторы пластмассовый прямые Gekko с характеристиками:

  • номинальное напряжение: 6В;
  • передаточное отношение: 48:1;
  • скорость без нагрузки: 230об/мин;
  • ток без нагрузки: 70мА;
  • ток при блокировке: 800мА;
  • крутящий момент: 1,1кг*см;
  • диаметр вала: 5,4мм;
  • размер (ДхШхВ): 64,2×22,5 x 22,5мм;
  • вес: 29гр;
  • материал шестеренок: Пластик.

Был подобран держатель для батареек типа 3-АА закрытый с выключателем с характеристиками:

  • формат батарей: АА (пальчиковая);
  • количество батарей: 3шт;
  • размер (ДхШхВ): 68x49x19мм.

Для устойчивости конструкции была выбрана шаровая опора Pololu c 3/4 дюйма с пластиковым шаром имеющая размер (ДхШхВ): 21,8×21,8×23,1-30,5мм и вес: 7гр.

Для размещения всех компонентов мной была выбрана макетная плата на 400 точек имеющая характеристики:

  • точек соединения: 400шт;
  • шаг: 2.54мм;
  • размер (ДхШхВ): 84x54x9мм;
  • вес: 40гр.

Ик инфракрасный датчик препятствий SG035-SZ с интерфейсом:

  • VCC: внешний 3.3В-5В напряжение (может быть напрямую подключен к 5В MCU и 3.3В MCU);
  • GND: GND.

Для управления двигателями был выбран драйвер двигателя drv8833:

  • двойной H-мост позволяет управлять двумя двигателями постоянного тока или одним шаговым;
  • рабочее напряжение: 2,7-10,8В;
  • выходной ток: 1,2A (пиковый 2A) на двигатель;
  • выводы могут быть соединены параллельно для увеличения тока до 2,4A (пиковый 4A) для управления одним двигателем;
  • входное напряжение: 3В и 5В;
  • блокировка питания при падении напряжения и защита от перегрева и перегрузки по току;
  • ограничение по току можно обеспечить путем добавления резисторов (в комплект поставки не входят).

Была написана прошивка для микроконтроллера:

Программа для компилятора BASCOM-AVR

$regfile = «m88def.dat» Работаем с ATmega88

$crystal = 8000000 Работаем на частоте 8мГц

6 стр., 2767 слов

Система управления промышленным роботом

... механическое устройство - кисть робота, на которой крепится рабочий инструмент. 1.2 Принципы управления промышленным роботом. Современные роботы функционируют на основе принципов обратной связи, подчинённого управления и иерархичности системы управления роботом. Иерархия системы управления роботом подразумевает деление системы управления на ...

Config Portb = Output

Config Portd = Output Назначаем порты на вход и выход

Config Portc = Input

Reset Portd.0

Reset Portd.1 сброс управления двигателями

Reset Portd.2

Reset Portd.3

Reset Portd.4

Wait 1

Do основной цикл программы

If Pinc.0 = 0 Then если впереди препятствие то

Set Portd.4 зажигаем светодиод

Reset Portd.0

Reset Portd.1 стоп двигателей

Reset Portd.2

Reset Portd.3

Wait 1 ждем 1 сек.

Set Portd.1 назад

Set Portd.3

Waitms 500 ждем 500мсек.

Reset Portd.0

Reset Portd.1 стоп

Reset Portd.2

Reset Portd.3

Waitms 500 ждем 500 мсек.

Set Portd.3 назад с поворотом

Waitms 1000 ждем 1 сек.

Reset Portd.3 стоп

Wait 1 ждем 1 сек.

Reset Portd.4 гасим светодиод

Else если препятствия нет то

Set Portd.0 вперед

Reset Portd.1

Set Portd.2

Reset Portd.3

End If

Loop

End

2.3 Разработка электрической принципиальной схемы

Главная часть схемы — 8- битный микроконтроллер семейства mega от фирмы Atmel. Именно он выполняет функцию контроллёра поведения робота. В нём заложена программа. Когда инфракрасный датчик SG035-SZ освещён, то он пропускает ток, и импульс появляется на выводе микроконтроллера. Микроконтроллер, получив сигнал высокого уровня, отправляет его на входы драйвера двигателей drv8833, который усиливает эти сигналы и передаёт их на двигатели M1 и M2, которые приводятся в движения.

2.4 Разработка печатной платы

При разработке устройства было определено, что можно изготовить устройство на основе макетной платы, а не на протравливаемой печатной плате.

Макетная плата — универсальная печатная плата для сборки и моделирования прототипов электронных устройств. Макетные платы подразделяются на два типа: для монтажа посредством пайки и без таковой.

Рисунок 5. — Внешний вид макетной платы

В качестве основы для размещения всех компонентов была выбрана макетная плата на 400 точек, модель EIC-801. Основные характеристики данной платы:

  • размер — 82x54x8.5мм;
  • шаг точек — 2,54мм;
  • количество точек — 400;
  • контакты (шин/контактов) — 2/300;
  • питание (шин/контактов) — 2/100.

Макетная плата позволяет произвести быстрое и многократное макетирование электронных схем без пайки, в тоже время, сохранив аккуратность, надежность и простоту отладки. Пазы с боку позволяют соединить вместе несколькими макетными платами, увеличивая площадь размещаемой электрической схемы.

Монтаж осуществляется по средствам установки радиокомпонентов в отверстия. Для соединения элементов используются, гибки перемычки. Крепление платы к железной раме корпуса производиться с помощью двухсторонней клеящей ленты.

2.5 Разработка сборочного чертежа и спецификации

Изделие представляет собой машинку основой, которой является рама из железного конструктора. Рама представляет собой железные пластины соединенные винтами. К железной раме прикреплены 2 двигателя с помощью винтов. Макетная плата была закреплена с помощью двухсторонней клеящей ленты. Для защиты пользователя от удара электричеством был сделан пластиковый корпус, закрывающий макетную плату.

11 стр., 5435 слов

Разработка системы управления роботом

... устройства управления двигателем постоянного тока; разработать алгоритм и программу системы управления двигателем постоянного тока для управляющих элементов; спроектировать и спаять плату системы управления ... бакалаврской работе является разработка системы управления промышленным роботом. Требуется обеспечить управление двигателем постоянного тока, приводящим робот в движение, с персонального ...

3. Экспериментальная часть

В экспериментальной части будет проведен эксперимент, выбрана методика для его проведения и получен результат. Так же будут описаны технически требования и условия эксплуатации.

3.1 Назначение эксперимента

Целью дипломного проектирования является создать робототехническое устройство, которое будет избегать препятствия. После того как было собрано устройство был проведен ряд экспериментов.

Целью эксперимента является проверка устройства на работоспособность. Должно быть выяснено, как поведет себя робот после включения питания, будет ли выполнять заданную программу по избеганию препятствии.

3.2 Выбор и обоснования методики проведения эксперимента

Для проверки устройства на выполнение программы был проведен ряд опытов. Целью, которых является выяснить какого вида препятствии робот сможет избежать, будет ли задевать их.

Для этого в помещении были расставлены препятствия. Был собран лабиринт для проверки сможет ли робот пройти его не столкнувшись со стенками или уронив их.

3.3 Результат проведенного эксперимента

При включение робот издает сигнал и загорается светодиод. При движении робота по не гладкой поверхности требуется больше мощности батареи. При обнаружении препятствия на пути робот останавливается и делает разворот на 90 градусов и отъезжает назад, после чего продолжает свое движение вперед.

Рисунок 6. — Принцип движения робота

При тестировании выявилось, что датчик плохо распознает темные поверхности, то есть при столкновении с темным объектом робот останавливается и прекращает свое движение.

3.4 Технические требования и условия эксплуатации устройства

Программирование:

  • при программировании робота нужно убедиться, что робот правильно подключен к программатору.
  • до программирования программист должен знать конструкцию робота, методы программирования, системы управления и правила безопасных приемов работы с робота.
  • программист должен осмотреть робота, что не существует внешних условий, которые могут привести к возникновению опасной ситуации.
  • все обнаруженные неисправности или повреждения должны быть устранены до начала программирования. Если при программировании не требуется подвода питания к исполнительным механизмам робота, то его следует выключить.

При программировании робота должны выполняться следующие требования:

  • управление роботом должно осуществляться только программистом;
  • система управления робота не должна выполнять команды, если выполнение этих команд может привести к возникновению опасной ситуации.

Поиск неисправностей:

  • ответственный за поиск неисправностей, должен быть обучен;
  • робот должен работать на режимах, при которых вероятность возникновения опасной ситуации будет минимальной.

Техническое обслуживание:

Для обеспечения длительной безопасной работы робота, должен быть разработан график обслуживания, в котором должны быть учтены рекомендации изготовителя.

  • техническое обслуживание должно, проводиться на рабочем месте, при этом должна быть исключена возможность случайного перемещения робота.
  • при проведении технического обслуживания питание робота должно быть отключено.

Если для проведения технического обслуживания робота должен быть подключен к сети питания, то должны выполняться следующие требования.

Прежде чем приступить к работе:

  • внешним осмотром убедиться в отсутствии причин, которые могут привести к возникновению опасных ситуаций;
  • не приступать к работе до устранения обнаруженных неисправностей.

Заключение

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

В ходе выполнения квалификационной работы по теме «Проектирование робототехнического устройства на основе микроконтроллера» была разработана структурная, электрическая принципиальная схемы сборочный чертеж устройства. Была выбрана необходимая элементная база и подобраны материалы для реализации робототехнического устройства. Были проведены необходимые эксперименты для проверки на работоспособность устройства и выполнение программы.

Список используемых источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/robotyi-so-shemami-robota/

1. Келим Ю.М. Вычислительная техника: учебник. Издательский центр «Академия», 2012. — 384 с.

2. Гребенюк Е.И., Гребенюк Н.А. Технические средства информатизации: Учебник для сред. проф. образования. — М.: Издательский центр «Академия», 2013. — 352 с.

3. Партыка Т.Л., Попов И.И. Периферийные устройства вычислительной техники: Уч. пособие. — М.: Форум: ИНФРА-М, 2014. — 432 с.

4. Лавровская О.Б. Технические средства информатизации. Практикум. Учебное пособие. — М.: Академия, 2013. — 208 с.

5. Мюллер С. Модернизация и ремонт ПК, 19 изд.: Пер. с англ. — М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2013. — 2025 с.

6. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Технические средства информатизации: Учебник. — М.: Форум, 2013. — 608 с.

7. Партыка Т.Л., Попов И.И. Периферийные устройства вычислительной техники: Уч. пособие. — М.: Форум: ИНФРА-М, 2014. — 432 с.

8. Романов В.П. Техническое обслуживание средств вычислительной техники: Учебно-методическое пособие. — Новокузнецк: ФГОУ СПО «Кузнецкий индустриальный техникум», 2014. — 191 с.

9. Кузин А.В., Жаворонков М.А. Микропроцессорная техника. — М.: Академия, 2011.

10. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 7-е изд- СПб.: Питер, 2012.

11. В. Пирогов Ассемблер и дизассемблирование. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011.

12. Богатырев Е. Энциклопедия электронных компонентов. Большие интегральные схемы — Т.1. — М.: ООО «МАКРО ТИМ», 2013.

13. Юров В. Assembler. Практикум. 4-е издание. — СПб.: Питер, 2014.

14. Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. Основы микропроцессорной техники — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.

15. Динман М., Донцов Д. Сборка компьютера. Легкий старт — 5- изд., стер. — СПб: «Питер», 2013. — 144с.

16. Логинов М.Д., Логинова Т.А. Техническое обслуживание средств вычислительной техники: Учебное пособие — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — 319 с.

Интернет-ресурсы

1. Электронный ресурс «Википедия, свободная энциклопедия». Форма доступа:http://ru.wikipedia.org

2. Электронный ресурс «ROM.by». Форма доступа:http://www.rom.by

3. Электронный ресурс «ELECTRONIX». Форма доступа:http://electronix.ru/

4. Электронный ресурс «Интернет-Университет Информационных Технологий». Форма доступа:http://www.intuit.ru