Разработка робота-манипулятора с использованием омни-платформы и цепного подъёмника

Актуальность

С развитием технологий роботы-манипуляторы стали крайне актуальными. Потребность в роботах-манипуляторах возникает в абсолютно разных сферах промышленного производства.

Цель

Создать прототип робота, при помощи которого можно будет автоматизировать процесс перемещения, погрузки и разгрузки в промышленных зонах, складах и объектах с уровнем повышенной опасности.

Задачи

1. Анализ платформ и выбор подходящей платформы для разработки прототипа.
2. Разработка цепного подъёмного механизма.
3. Разработка манипулятора.
4. Программирование.
5. Запуск и тестирование.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер с установленным ПО
• Колёсная платформа на omni-колёсах
• Робототехнический комплект на базе VEX EDR

Описание

Авторы рассматривали работу с образовательным робототехническим набором VEX EDR. Создали прототип, поменяв основные силовые узлы, прототип может использоваться на реальном производстве.

На данный момент робота можно использовать с колёсной и гусеничной базами. У обеих систем есть свои плюсы.

Плюсы колёсной базы: манёвренность, скорость передвижения, хороший зацеп на гладких поверхностях, способность разворачиваться на месте за максимально короткое время.

Плюсы гусеничной трансмиссии: возможность использования на сыпучих покрытиях, таких как песок. Хороший зацеп в условиях гололёда, снега и меняющегося рельефа покрытия. 

Цепной подъёмник. Особенностью данной системы является возможность быстрой модернизации путём добавления большего числа «блоков» для увеличения длинны подъёмного механизма. Именно такие подъёмники используются для работы с тяжёлыми грузами. Нельзя не упомянуть и о безопасности использования такой системы. Из-за простоты конструкции всё, что может сломаться, – это цепь. При разрыве цепи её звенья не вылетают за пределы механизма и не происходит «хлёсткого удара».

В гидравлической системе при взрыве гидравлики происходит наисильнейший удар, так же происходит разлёт осколков, который в большинстве случаев влечёт за собой травмы окружающих. Также данная система отличается простотой сборки относительно механизмов, использующихся в гидравлических кранах. 

 Основные составляющие:

1. основание (трансмиссия);
2. подъёмный сцепной механизм;
3. захватывающий механизм;
4. программно управляемый блок VEX EDR.

Управление робототехнической системой может быть как автономным, так и с помощью оператора.

Для автоматизации мы использовали различные датчики, для работы с оператором понадобился беспроводной джойстик, который синхронизировался с VEX EDR.

Разработанная модель соответствует всем критериям прототипа, и в дальнейшем планируется увеличить грузоподъёмность робототехнической системы.

Почему VEX EDR

Одним из решающих факторов выбора этого робототехнического модуля стал сам материал конструкции. Набор состоит из металлических элементов и обладает особой прочностью в сравнении с аналогами (например, EV3). Не менее важную роль в выборе этой платформы сыграла общая доступность среди учебного материала. Также огромным плюсом явилась возможность лёгкой модернизации робота. Например, при утере или поломке таких элементов, как винт, рейка, пластина их можно докупить в строительном магазине.

В данный момент робот управляется с помощью дистанционного пульта управления. Такое решение было принято для выявления недостатков конструкции и тестирования механизмов.

Результаты работы/выводы

Робот-манипулятор на oмни-платформе с цепным механизмом прошёл сборку и тестирование. Ошибки, выявленные в результате тестирования его работоспособности, исправлены.

В результате был разработан робот-манипулятор на омни-платформе с цепным механизмом, позволяющим перемещать размеры малого веса.

Перспективы использования результатов работы

Планируется установить датчики и сенсоры, позволяющие полностью автоматизировать устройство, а также установить усиленные механические узлы для испытания на малом производстве по логистике.

Также в перспективе – создание опытного образца и заключение сотрудничества с одним из складов города Москвы для апробации робототехнической системы.