Проектування та дослідження мобільного робота на базі системи Ballbot
Автор: Токар Роман Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Машини і технології паковання
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У сучасному світі динамічного розвитку технологій індустрії робототехніка стає незамінним та унікальним засобом вирішення різноманітних завдань не тільки на виробництві й у торгівлі, а й у таких сферах, як транспорт, охорона здоров’я, рятувальні операції, освіта, сільське господарство та військова сфера. Поєднуючи наукові досягнення в електроніці, механіці, кібернетиці, телемеханіці, мехатроніці, інформатики, а також радіотехніки і електротехніки, робототехніка стала закономірним інструментом сучасної виробничої ланки. Робототехніка (поряд з іншими проривними технологіями – штучним інтелектом, адитивними технологіями, біоенергетикою) є одним із найбільш зростаючих ринків. Якщо у 2017 р. ринок роботів у світі складав 39,3 млрд дол. (за іншими оцінками, 48 млрд дол), у 2018 р. він вже досяг показника 103 млрд дол., а у 2022 р. він сягнув 210 млрд дол. (за більш радикальнооптимістичними прогнозами передбачається зростання до 498 млрд дол до 2025 р.). Ці дані підтверджує і стабільно висока динаміка зростання кількості проданих індустріальних роботів: якщо в 2012 р. було продано 159 тис. роботів, то у 2017 р. – 387 тис. Предметом магістерської роботи є дослідження алгоритмів управління кульовим роботом, заснованих на використанні концепції 3-перпендикулярного приводу коліс. Цей робот спроектований таким чином, щоб бути динамічно стабільним на одній кулі, завдяки своїй всеспрямованості цей робот має дивовижну мобільність, що робить його дуже цікавим для застосування в людському середовищі. Складність проектування робота на кулях полягає в тому, щоб зробити статично нестабільну систему динамічно стабільною. PID-регулятор розроблений і протестований як в симуляції, так і в реальному самобалансуючий робот (Ballbot) для спостереження за динамікою системи. У магістерській роботі проведені та обговорені як симуляційні, так і реальні апаратні експерименти та обговорюватимуться їх результати. Моделювання проводиться у програмі Matlab Simulink. Об’єктом дослідження є самобалансуючий робот Ballbot. Мета магістерської роботи полягає в проектуванні робота Ballbot, що їздить на кулі, з трьома перпендикулярними омні-колесами та створити новий контролер для нової платформи. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання дослідження: - проаналізувати проблеми, що існують у роботі самобалансуючих роботів; - запропонувати принципове конструктивне рішення для удосконалення роботів; - створити працездатний самобалансуючий робот з кращими характеристиками. Ключові слова: самобалансуючий робот (Ballbot), Кульовий робот, метод Ейлера-Лагранжа, PID-регулятор, триперпендикулярний привід коліс, CMU BallBot.