Роботизований маніпулятор з гнучким захватом на основі силіконового композитного матеріалу
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Сучасна робототехніка дедалі частіше працює в режимі безпечної взаємодії з людиною та крихкими об’єктами, де традиційні жорсткі захвати вже не забезпечують потрібної відповідності форми, рівномірного розподілу зусиль та достатньої безпеки. Біоміметичні гнучкі захвати типу Fin-Ray на силіконовій основі дають змогу адаптивно охоплювати об’єкт без його пошкодження, проте для їх практичного впровадження бракує відпрацьованих рішень щодо вибору матеріалів, схем армування, інтеграції сенсорів сили та узгодження з параметрами промислових маніпуляторів. Актуальним є комплексне дослідження, яке поєднує конструктивно-матеріалознавчий підхід до проєктування м’якого захвату з аналізом можливостей його застосування як окремого модульного продукту та і в поєднанні з існуючими рішеннями. Мета і задачі дослідження Мета дослідження полягає у розробленні та обґрунтуванні роботизованого маніпулятора з гнучким захватом на основі силіконового композитного матеріалу, здатного адаптивно взаємодіяти з об’єктами маніпулювання та забезпечувати контроль зусилля захоплення. Для досягнення поставленої мети вирішуються такі основні задачі: 1. Виконати огляд сучасних рішень у галузі м’якої робототехніки та гнучких захватів, сформувати вимоги до маніпулятора і силіконового модуля; 2. Розробити геометричну модель гнучкого Fin-Ray захвату та його варіантів з різними схемами композитного армування; 3. Обґрунтувати вибір силіконового композиту та матеріалів армування, дослідити вплив їх розташування на деформаційні властивості захвату; 4. Вибрати і описати кінематичну структуру роботизованого маніпулятора, що забезпечує необхідну робочу зону та умови роботи гнучкого захвату; 5. Спроєктувати привід захвату, виконати вибір сервомотора і мікроконтролера з урахуванням вимог до габаритів, крутного моменту та енергоспоживання; 6. Розробити принципову схему та друковану плату для тестового зразка системи керування гнучким захватом у середовищі Altium Designer, визначити схему підключення датчика тиску і сервоприводу та написати код для перевірки працездатності системи; 7. Обґрунтувати вибір датчика тиску, визначити його розміщення у конструкції пальця та алгоритм обмеження критичного зусилля; 8. Виготовити експериментальні зразки силіконового захвату методом лиття в 3D-друковані форми, провести їх експериментальні випробування та порівняти з результатами моделювання. Об’єкт дослідження. Об’єктом дослідження є процес роботизованого маніпулювання об’єктами за допомогою маніпулятора з гнучким силіконовим захватом. Предмет дослідження
Предметом дослідження є конструкція та параметри роботи роботизованого маніпулятора з гнучким захватом на основі силіконового композитного матеріалу, включно з геометрією захвату, схемою армування, системою приводу та вимірювання зусилля. Методи дослідження. У роботі застосовано методи аналізу та узагальнення літературних джерел з м’якої робототехніки, методи тривимірного комп’ютерного моделювання і конструкторського проєктування, кінцево-елементний аналіз напружено-деформованого стану силіконових структур, експериментальні випробування зразків захвату, а також методи обробки та інтерпретації експериментальних даних.
Опис
Ключові слова
роботизований маніпулятор, гнучкий захват, силіконовий композитний матеріал, Fin-Ray захват, композитне армування, SolidWorks, датчик тиску, м’яка робототехніка, robotic manipulator, flexible gripper, silicone composite material, Fin-Ray gripper, composite reinforcement, force sensor, soft robotics
Бібліографічний опис
Свищ, О. І. Роботизований маніпулятор з гнучким захватом на основі силіконового композитного матеріалу : магістерська дис. : 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка / Свищ Ольга Ігорівна. – Київ, 2025. – 113 с.