Дослідження і вдосконалення системи наземної роботизованої платформи

Abstract

Об’єкт розробки – Розробка уніфікованої, енергоефективної та надійної плати схеми керування (ПСБ), що слугує силовим та комутаційним інтерфейсом для наземної роботизованої платформи. Мета роботи – творення та експериментальна верифікація власної друкованої плати керування (ПСБ), яка забезпечує високу надійність, оптимальну енергоефективність. Проект складається з 3 розділів. Перший розділ присвячений огляду літератури та аналізу вимог до системи. У розділі розглядається актуальність вдосконалення апаратної частини мобільних роботів, проводиться аналіз функціональних, нефункціональних та технічних вимог до ПСБ, а також виконується порівняльний аналіз існуючих комерційних та відкритих рішень для керування потужними виконавчими механізмами. Другий розділ охоплює інженерне проєктування апаратної частини. Розглядається вибір функціональної архітектури (зонний поділ, чотиришарова структура), вибір та обґрунтування компонентної бази (MOSFET, DC-DC контролери), а також виконуються інженерні розрахунки силових та теплових ланцюгів. Третій розділ описує процес практичної реалізації та верифікації. Особлива увага приділена роботі в середовищі CAD (EasyEDA), організації тестового стенда та налагодженню, а також представлені детальні методики функціональної та стрес-верифікації ПСБ. Результатом виконання дипломної роботи є фізичний зразок плати схеми керування (ПСБ), оптимізованої для наземної роботизованої платформи. Development object – Development of a unified, energy-efficient, and reliable control circuit board (CCB) that serves as a power and switching interface for a ground-based robotic platform. The purpose of the work is to create and experimentally verify a proprietary printed control board (PCB) that provides high reliability and optimal energy efficiency. The project consists of 3 sections. The first section is devoted to a review of the literature and analysis of system requirements. The section discusses the relevance of improving the hardware of mobile robots, analyzes the functional, non-functional, and technical requirements for the PSC, and performs a comparative analysis of existing commercial and open solutions for controlling powerful executive mechanisms. The second section covers the engineering design of the hardware. It considers the choice of functional architecture (zone division, four-layer structure), the choice and justification of the component base (MOSFET, DC-DC controllers), and performs engineering calculations of power and thermal circuits. The third section describes the process of practical implementation and verification. Particular attention is paid to working in a CAD environment (EasyEDA), organizing a test bench and debugging, and detailed methods for functional and stress verification of the PSB are presented. The result of the thesis is a physical sample of a control circuit board (PSB) optimized for a ground-based robotic platform.