Розробка малогабаритного маніпулятора

Abstract

Актуальність теми кваліфікаційної роботи "Розробка малогабаритного маніпулятора" зумовлена стрімким розвитком сучасних технологій та зростанням потреби в автоматизації виробничих процесів, логістики, медицини, а також побутової сфери. В умовах глобалізації та підвищення конкурентоспроможності, підприємства прагнуть до впровадження ефективних і гнучких рішень, здатних оптимізувати операційні витрати, підвищити продуктивність та якість продукції. Малогабаритні маніпулятори, завдяки своїм компактним розмірам, високій точності та адаптивності, є одним з ключових елементів у досягненні цих цілей. Традиційно, промислові роботи-маніпулятори були громіздкими та енергоємними, що обмежувало їх застосування у вузькоспеціалізованих сферах. Проте, з появою нових матеріалів, мініатюрних приводів та інтелектуальних систем керування, відкрилися широкі перспективи для розробки малогабаритних маніпуляторів. Ці пристрої здатні виконувати складні операції в обмеженому просторі, забезпечуючи при цьому високу точність та швидкість. Вони стають незамінними для таких завдань, як складання мікроелектронних компонентів, виконання хірургічних операцій, інспекція важкодоступних об’єктів, а також для розробки персональних роботів-помічників. Сучасний ринок пред’являє до малогабаритних маніпуляторів високі вимоги щодо їх функціональності, надійності, безпеки та економічної ефективності. Збільшується попит на коботів (співпрацюючих роботів), які можуть безпечно працювати поруч з людиною, що вимагає вдосконалення систем штучного зору, тактильних сенсорів та адаптивного керування. Розвиток технологій 3D-друку та аддитивного виробництва відкриває нові можливості для створення легких та міцних конструкцій маніпуляторів з інтегрованими функціями. Водночас, існують виклики, пов’язані з розробкою універсальних платформ, програмуванням складних рухів, забезпеченням енергоефективності та зниженням вартості виробництва. Метою даної кваліфікаційної роботи є розробка концепції та прототипу малогабаритного маніпулятора, що відповідає сучасним вимогам до компактності, точності та функціональності. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання: Проаналізувати існуючі архітектури та кінематичні схеми малогабаритних маніпуляторів. Вибрати оптимальну конструктивну схему, враховуючи вимоги до робочого простору та вантажопідйомності. Розробити механічну частину маніпулятора з використанням сучасних методів проектування та матеріалів. Вибрати та обґрунтувати вибір приводів, сенсорів та системи керування. Розробити програмне забезпечення для керування маніпулятором та реалізації заданих функцій. Провести моделювання та симуляцію роботи маніпулятора для оцінки його кінематичних та динамічних характеристик. Здійснити експериментальну перевірку працездатності розробленого прототипу. Практична значущість роботи полягає у створенні основи для подальших досліджень та розробок у галузі малогабаритних робототехнічних систем. Результати роботи можуть бути використані при проектуванні нових поколінь промислових та сервісних роботів, а також у навчальному процесі для підготовки фахівців з робототехніки. Розроблений маніпулятор може знайти застосування в науково-дослідних лабораторіях, освітніх установах, а також стати прототипом для комерційних рішень у різних галузях. Ця робота стане важливим внеском у розвиток вітчизняної робототехніки та сприятиме інтеграції передових технологій у промисловість та повсякденне життя.