Оптимізація експлуатаційних параметрів робота-маніпулятора вантажопідйомністю 10 кг
Автор: Дурибаба Павло Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі магістерської кваліфікаційної роботи проведено огляд інформаційних джерел за тематикою дослідження, який охопив ключові аспекти, пов’язані з промисловими роботами-маніпуляторами. Зокрема, було розглянуто наступне: 1. Класифікація промислових роботів-маніпуляторів. Проаналізовано різні критерії класифікації промислових роботів-маніпуляторів, включаючи призначення, ступінь універсальності, тип системи координат, вантажопідйомність, тип приводу, спосіб програмування та ступінь мобільності. Такий детальний розгляд дозволяє систематизувати різноманіття промислових роботів-маніпуляторів та зробити усвідомлений вибір оптимального рішення для конкретних виробничих завдань. 2. Основні елементи конструкції. Визначено ключові складові промислових роботів-маніпуляторів, такі як база, маніпулятор, схоплювач, приводи та система керування. Розглянуто різні типи баз, кінематичних пар, схоплювачів та приводів, що дає змогу зрозуміти взаємозв’язок між конструктивними особливостями та функціональними можливостями промислових роботів-маніпуляторів. 3. Основні кінематичні схеми маніпуляторів. Описано найбільш поширені кінематичні схеми промислових роботів-маніпуляторів (декартова, циліндрична, сферична, ангулярна, SCARA), які визначають геометрію робочої зони, ступінь рухливості та можливості позиціонування маніпулятора. Проаналізовано вплив кінематичної схеми на такі характеристики промислових роботів, як робоча зона, вантажопідйомність, точність позиціонування, швидкість та динамічні властивості. 4. Конструктивні і функціональні особливості схоплювачів. Розглянуто різні типи схоплювачів (механічні, вакуумні, магнітні тощо), їх класифікацію за принципом дії, типом захоплення, кількістю пальців та ступенем адаптивності. Визначено основні вимоги до схоплювачів, а також проаналізовано сучасні тенденції їх розвитку. У другому розділі магістерської кваліфікаційної роботи проведено детальний аналіз конструкції та кінематики запропонованого робота-маніпулятора, а також виконано чисельне та імітаційне моделювання його руху. Основні результати розділу полягають у наступному: 1. Розроблено конструкцію робота-маніпулятора: Створено детальний опис конструкції робота, включаючи його основні елементи (база, плече, передпліччя, зап’ястя, схоплювач), типи з’єднань, приводи та систему керування. Визначено основні рухи маніпулятора та принцип його функціонування. 2. Обґрунтовано методику кінематичного аналізу: Детально описано методику проведення кінематичного аналізу маніпулятора з використанням методу матричних перетворень. Введено системи координат для кожної ланки та визначено матриці перетворення між ними. Розглянуто пряму та обернену задачі кінематики. 3. Розроблено кінематичну схему та виведено рівняння руху: Побудовано кінематичну схему маніпулятора з п’ятьма ступенями свободи. Виведено рівняння руху ланок маніпулятора та отримано аналітичні вирази для координат схоплювача в базовій системі координат. 4. Проведено чисельне моделювання в MathCad: Виконано чисельне моделю-вання руху схоплювача в програмному продукті MathCad для різних законів зміни узагальнених координат. Побудовано графіки траєкторій руху схоплювача, що дозволило візуалізувати його рух та перевірити правильність виведених рівнянь. 5. Проведено імітаційне моделювання в SolidWorks: Створено тривимірну модель маніпулятора в SolidWorks та проведено імітаційне моделювання його руху. Отримано анімацію руху маніпулятора та визначено його робочу зону. Отримані в другому розділі результати мають важливе значення для подальшого проектування та дослідження робота-маніпулятора. Вони дозволяють зрозуміти принцип роботи маніпулятора та його кінематичні можливості; перевірити працездатність конструкції та виявити можливі проблеми; оптимізувати конструкцію та закони керування для досягнення заданих характеристик; візуалізувати рух маніпулятора та його робочу зону. У третьому розділі «Економічна частина» виконано аналіз потенційних техніко-економічних переваг запропонованого робота порівняно із пропозиціями конкурентів та розглянуто ринкові можливості запуску інноваційно-інвестиційного проекту за результатами виконання даної магістерської кваліфікаційної роботи. Об’єкт розроблення та дослідження: стаціонарний промисловий робот-маніпулятор вантажопідйомністю 10 кг, призначений для виконання типових операцій в умовах промислового виробництва, таких як збирання, складування, пакування, сортування, міжопераційне переміщення деталей тощо. Предмет розроблення та дослідження: кінематична схема, конструктивні особливості, кінематика (зокрема, робоча зона), динаміка (зокрема, динамічні навантаження, що діють на ланки) та основні техніко-експлуатаційні характе-ристики (вантажопідйомність, споживана потужність тощо) робота-маніпулятора. Мета роботи – розроблення та дослідження робота-маніпулятора вантажопідйомністю 10 кг, який здатен ефективно переміщувати циліндричні заготовки в межах заданої робочої зони. Ключові слова – промисловий робот, маніпулятор, схоплювач, робоча зона, вантажопідйомність, кінематична схема, динамічні характеристики, параметри руху.