Моделювання руху стрибаючого робота
Автор: Гусак Сергій Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Колісні та гусеничні транспортні засоби
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Гусак С.А., Зiнько Р.В., д.т.н., проф. (керiвник). Моделювання руху стрибаючого робота. Мaгiстерськa квaлiфiкaцiйнa роботa. – Нaцiонaльний унiверситет «Львiвськa полiтехнiкa», Львiв 2023. Розширенa aнотaцiя В наші дні мобільні роботи, що є складними мехатронними системами, отримали значний розвиток. Спочатку, в 40-і - 70-і рр. 20 століття, сферами їх застосування були військова і космічна сфери. З часом стали створюватися складніші об’єкти, які можуть здійснювати роботу в умовах, неприйнятних для життя і існування людини, наприклад, в зонах з радіацією, доза опромінення в яких у декілька разів перевищує допустиму. Також мобільні роботи можуть здійснювати роботи в місцях, куди людина не може проникнути, у тому числі використовуватися для діагностики труб малого діаметру, розташованих під землею. Одним з перспективних напрямів розвитку мобільних роботів є стрибаючі роботи. Інтерес до роботів, що переміщаються з відривом від поверхні, пов’язаний з тим, що такі об’єкти мають підвищену прохідність при русі по нерівній або пересіченій місцевості, що істотно розширює можливості застосування мобільних пристроїв для моніторингу довкілля після землетрусів і в інших надзвичайних ситуаціях, коли переміщення роботів можливе лише з використанням стрибків. Конструкції і механізми руху багатоланкових стрибаючих роботів побудовані по аналогії з будовою і способом переміщення біологічних організмів, що переміщаються за допомогою стрибків: коників, жаб, кенгуру. Також такий спосіб руху реалізується спортсменами при стрибках в довжину. У магістерській кваліфікаційній роботі проведений аналіз механізмів реалізації стрибка роботами, на основі якого запропонована конструкція стрибаючого робота, за допомогою якої можливо здійснювати стрибок під необхідним кутом до горизонту, розраховано елементи конструкції робота. Об’єкт дослідження: процес моделювання руху стрибаючого робота. Предмет дослідження: Дослідження руху стрибаючого робота. Мета дослідження: вивчення впливу параметрів стрибаючого робота на його рух. В першому розділі розглядаються конструкції мобільних вібраційних роботів, що пересуваються за рахунок сили інерції, що виникає при періодичному русі сердечника електромагніту соленоїдного типу. Проаналізовано стрибаючих роботів, що відрізняються видом механізму позиціонування до стрибка, видом механізму стрибка, видом механізму позиціонування після стрибка. Застосування таких вібророботів можливе в екстремальних умовах (підвищена температура або високий радіаційний фон), а також у важкодоступних для людини місцях (труби, вентиляційні шахти і тому подібне), наприклад, для моніторингу. Робот може переміщатися там, де пересування колісних або гусеничних пристроїв неможливе або дуже ускладнене (сипкий ґрунт, в’язкі середовища і тому подібне). Також до переваг віброробота, що розробляється, слід віднести його невеликі розміри, простоту конструкції і системи управління, низьке енергоспоживання і невисоку собівартість. Це говорить про те, що ця розробка є актуальною. В другому розділі проведено дослідження процесу стрибання роботом: описано конструкцію стрибаючого робота, технологію стрибка. Розроблена математична модель стрибаючого робота і промодельовано його рух. Розглянутий стрибаючий робот, висота і довжина стрибка якого є керованими параметрами, запропонована конструктивна схема пристрою, що дозволяє йому здійснювати серію стрибків незалежно від приземлення, розроблені технологія реалізації об’єктом стрибка і математична модель руху робота. Виявлені залежності між висотою і завдовжки стрибка і параметрами, що управляють, якими є кут нахилу ноги ?20, довжина ноги, на якій відбувається розгін, і сила, за допомогою якої здійснюється відрив від поверхні. Отримані закономірності можуть бути використані при проектуванні стрибаючих роботів. В третьому розділі виконано проектний розрахунок модуля стрибання. Наведено опис його конструкції. Виконано енергетичний розрахунок електроприводів, електроприводу повороту корпусу відносно ноги, розрахунок пружини. В четвертому роздiлi на підставі вищенаведеного в організаційно-економічній частині нами проведені наступні розрахунки витрат і можливих ефектів ( наукових, соціальних, економічних) даної НДР. Спершу складемо таблицю і визначимо: трудомісткість за виконавцями (людино-днів), далі розрахуємо витрати на оплату праці і в кінці зробим повну калькуляцію кошторисної вартості НДР. Загалом нам потрібно 55 робочих днів і 60383,34 грн. для проведення НДР. Найбільші витрати становлять на оплату праці 39114,31 грн. і відрахування в фонд єдиного соціального внеску 8605,14 грн. Виходячи з наших обрахунків прибуток нашої НДР може становити лише 3018,25 грн., а саме 5% від усіх витрат, тому кошторисна вартість є 63383,34 грн. Отримaнi в мaгiстерськiй роботi конструкторськi рiшення тa вiдповiднi результати дослiджень вкaзують нa їх актуальність тa доцiльнiсть прaктичного використaння. Проведенi економiчнi розрaхунки – свiдчaть про економiчну ефективнiсть їх виконaння тa подaльшого зaстосувaння.