Розробка шестиосьового маніпулятора із сервоприводом

Abstract

Сучасний світ характеризується стрімким розвитком технологій, де автоматизація та роботизація відіграють ключову роль у підвищенні ефективності виробничих процесів, поліпшенні умов праці та розширенні можливостей реалізації складних завдань. У цьому контексті промислові маніпулятори стали невід’ємною частиною багатьох галузей від машинобудування та електроніки у медицині та космічній індустрії. Їхня здатність до точного позиціонування, високої швидкості виконання операцій та можливості програмування для різних завдань зумовила їхню широку інтеграцію в автоматизовані системи. Серед усього спектру роботизованих систем шестивісні маніпулятори займають особливе місце завдяки своїй універсальності та високій гнучкості. Наявність шести ступенів свободи дозволяє імітувати рухи людської руки, що забезпечує виконання складних операцій у тривимірному просторі з високою точністю та динамікою. Це робить їх незамінними для таких завдань, як сварка, фарбування, складання, переміщення об’єктів і багато інших, де потрібна висока адаптивність до умов, що змінюються. Ключовим елементом, що забезпечує функціональність та точність сучасних маніпуляторів, є використання сервоприводів. На відміну від традиційних двигунів, сервоприводи дозволяють не тільки контролювати швидкість обертання, але й точно позиціонувати вихідний вал, утримувати задане положення та оперативно реагувати на зміни навантаження. Інтеграція сервоприводів у конструкцію маніпулятора відкриває широкі можливості реалізації складних кінематичних схем, підвищення точності траєкторії руху та забезпечення стабільності функціонування системи загалом. Актуальність теми даної кваліфікаційної роботи зумовлена зростанням попиту на високотехнологічні роботизовані рішення, здатні оптимізувати виробничі процеси та підвищити їх ефективність. Розробка власного шестиосьового маніпулятора із сервоприводом є не лише відповіддю на сучасні інженерні виклики, а й дає унікальну можливість глибоко вивчити принципи кінематики, динаміки, систем керування та програмування робототехнічних комплексів. Цей проект дозволить набути практичних навичок у проектуванні механічних вузлів, виборі оптимальних приводів, розробці алгоритмів управління та інтеграції апаратного та програмного забезпечення. Метою даної роботи є розробка та демонстрація прототипу шестиосьового маніпулятора із сервоприводом, здатного виконувати запрограмовані рухи та позиціонувати кінцевий ефект у заданій точці простору. Для досягнення цього необхідно вирішити низку завдань: -Проаналізувати існуючі конструкції шестивісних маніпуляторів та визначити оптимальну кінематичну схему для обраної сфери застосування. -Здійснити вибір та обґрунтування використання сервоприводів з урахуванням необхідної потужності, точності та швидкодії. -Розробити механічні вузли маніпулятора, включаючи елементи рами, з’єднані та кріплені з урахуванням міцності та жорсткості конструкції. -Створити електронну схему управління, що забезпечує взаємодію між сервоприводами, мікроконтролером і інтерфейсом користувача.