Разработка мобильной транспортной платформы грузоподъемностью 100 килограмм - Производство и технологии дипломная работа

Главная

Производство и технологии
Разработка мобильной транспортной платформы грузоподъемностью 100 килограмм

Кинематические схемы современных погрузчиков. Расчет приводных двигателей. Схема преобразователя напряжений. Расчет основных статических параметров двигателя. Характеристика мехатронной системы в соответствии с требованиями производственной безопасности.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Увеличение цен на промышленные площади способствует повышению плотности товаров в складском помещении, в связи с этим требуются новые высокоманевренные погрузочно-транспортные устройства. Ранее для этих целей успешно применялись машины с электрическим приводом и кинематической схемой, включающей в себя четыре стандартных колеса. Основное их достоинство - простота конструкции и отсутствие необходимости сложного интеллектуального управления. Основной же их недостаток - низкая маневренность.
В данном дипломном проекте будет разработана мобильная транспортная платформа грузоподъемностью 100 килограмм, которая способна управляться оператором, а также имеет автономную систему принятия решений.
1. Обзор кинематических схем современных погрузчиков
1.1 Классическая четырехколесная схема
Классическая четырех колесная кинематическая схема представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 -Классическая кинематическая схема робота погрузчика
Данная кинематическая схема лежит в основе практически всех современных транспортных роботов на любом предприятии.
Ее основными достоинствами являются:
Высокая устойчивость статическая устойчивость конструкции
Её основными недостатками являются:
Относительно большая величина внешнего радиуса разворота
1.2 Кинематическая схема с двумя ведущими и одним пассивным колесом
Кинематическая схема с двумя ведущими и одним пассивным колесом представлена на рисунке 1.2
Рисунок 1.2 - Кинематическая схема робота с передним пассивным колесом
Данная кинематическая схема тоже весьма распространена.Она сочетает в себе достоинства предыдущей схемы такие как простота и надежность предыдущей конструкции и системы управления, однако у неё более высокая маневренность,что обеспечивается за счет вращающегося переднего колеса. Из недостатков стоит отметить пониженную,относительно предыдущей, нагрузочную способность данной кинематической схемы,
1.3 Кинематическая схема с четырьмя колесами фирмы KORNYLAK
На протяжении последних нескольких лет наблюдается стабильный рост интереса научного сообщества к роликонесущим колесам (Mecanum Wheels или Swedish Wheels). Отличием такого колеса от обычного является наличие роликов, установленных по его периметру (рис. 1). При определенном угле между ними и осью колеса можно получить дополнительную, по сравнению с традиционным колесом, степень свободы.
Рисунок 1.3 - Роликонесущее колесо фирмы KORNYLAK
Роликонесущие колеса были изобретены в 1973 году в шведской компании Mecanum AB. С тех пор они привлекают внимание разработчиков роботов во всем мире. Такой интерес связан прежде всего с возможностью построения омниплатформ, т.е. платформ для мобильных роботов, способных перемещаться по плоскости в любых направлениях в любой момент времени без переориентации. Требование переориентации робота или его колес является одним из признаков неголономных связей, что усложняет управление роботом. Большинство работ по теме роликонесущих колес рассматривают частные случаи платформ с тремя или четырьмя колесами имеющими конкретное значение угла г. Целью данной работы является рассмотрение общего случая шасси с N роликонесущими колесами
с постоянным (но произвольным) углом г и вывод необходимых и достаточных условий относительного расположения колес, которые бы гарантировали:
2) возможность разделения сигнала управления на линейную и угловую составляющие.
Такого рода информация позволит проводить унифицированный кинематических анализ уже существующих трех- и четырехколесных платформ, а также даст возможность спроектировать шестиколесную платформу для передвижения по пересеченной местности, что является весьма востребованной задачей.
Кинематическая схема платформы с четырьмя роликонесущими колесами KORNYLAK представлена на рисунке 1.3
Рисунок 1.4 - Кинематическая схема с использованием роликонесущих колес KORNYLAK
Основными её достоинствами являются
Наиболее высокая маневренность из всех представленных
Основные недостатки заключаются в следующем
Сложная система управления решающая проблемы голономности связи робота с грунтом
Относительно высокая стоимость роликонесущих колес
2. Определение технических требований разрабатываемой платформы
Разрабатываемая платформа должна удовлетворять следующим техническим требованиям:
Максимальная скорость перемещения 5 м/с.
Время переходного процесса по скорости не более 0.05с.
В связи с ограниченным выбором приводных двигателей, работающих в диапазоне питающего напряжения от 10 до 24 вольт произведем ориентировочный расчет мотор-редуктора
Частота вращения выходного вала мотор-редуктора
Для расчета требуемого момента примем коэффициент силы трения для движения резинового колеса по грунтовке
Момент требующийся для каждого колеса определяем как
4.1 Описание схемы преобразователя напряжений
Для питания двигателей выберем следующую схему
Рисунок 4.1 - Схема принципиальная мостового преобразователя
Эта схема обладает следующими преимуществами
Работа от источника постоянного напряжения
Необходимость формировать дополнительное напряжение питания драйвера при помощи схемы вольтдобавки
Мост может управляться несколькими различными методами. В большинстве случаев, период полезной работы для всех методов одинаков и заключается в том, что мост подключает нагрузку к питанию, за счет чего нагрузка выполняет полезную работу. Рассмотрим возможные методы управления полумостом
4. 2 .1 Метод управления «Постоянная амплитуда и знак»
Это простейший способ управления мостом. Во время периода полезной работы (как и во всех остальных методах управления) один транзистор верхнего плеча и противоположный транзистор нижнего плеча открыты, остальные - закрыты. Ток мотора нарастает в течение этого периода от нуля до максимального значения.
В течение периода холостого хода, транзистор верхнего плеча остается открытым, а транзистор нижнего плеча закрывается. Ток мотора продолжает течь через транзистор Q3 и диод D1. Он не может течь через диод D2, поскольку прямой ток диода D2 противоположен току мотора (другими словами, диод D2 в этом режиме никогда не будет проводить ток в прямом направлении). Напряжение на выводах мотора в этом случае будет равно VF. Напряжение на обмотках двигателя будет
или приблизительно Vg, если пренебречь Rm. Если момент на валу мотора отсутствует, то приблизительно
Если вал застопорен, то Vg=0. В конечном счете, изменение тока на индуктивной нагрузке пропорционально напряжению на ней (U=L*dI/dt). В случае отсутствия нагрузки ток будет уменьшаться очень медленно, в то время как в случае заблокированного ротора ток будет уменьшаться приблизительно с той же скоростью, с какой он возрастал.
Как только ток упадет до нуля, диод D1 закроется и напряжение генератора Vg установится на выводах мотора. Схема будет продолжать находиться в этом состоянии до тех пор, пока не начнется следующий цикл управления
Как можно видеть из этого пояснения, диод D1 проводит ток в течении периода холостого хода до тех пор, пока ток не упадет до нуля. Он начинает проводить во время максимального тока. Предположив линейность уменьшения тока (другими словами, пренебрегая резистивными компонентами схемы), суммарная рассеиваемая энергия может быть вычислена по формуле:
где tcollapse - это время, за которое ток падает до нуля, а tcycle - это продолжительность цикла управления или другими словами сумма продолжительности периодов полезной работы и холостого хода.
Время, необходимое на уменьшение магнитного поля в моторе, зависит в основном от напряжения, выдаваемого мотором-индуктором. Так как,это напряжение равно Vg, которое к тому же может быть равно нулю, время уменьшения тока может быть весьма большим. Это означает, что диод проводит ток значительную часть цикла управления, а значит, рассеиваемая на диоде энергия весьма значительна, что может быть опасно для устройства. Если у вас именно такой случай, лучше применить другой способ управления, где нагрузка на диод будет меньше.
Есть еще один вариант этого режима управления мостом, когда вместо транзистора Q3 открытым на протяжении всего цикла остается транзистор Q2. Это приводит к тому, что диод D4 становится проводящим элементом для тока. Время затухания, как и остальные параметры, в этом случае аналогичны.
В целом, это хорошая идея - переключать транзистор верхнего плеча настолько редко, насколько это возможно, так как переходные процессы в нем медленны, а значит, потери на переключение значительны. В этой связи первый вариант управления мостом предпочтительнее. Несмотря на это, если управляющая частота достаточно низка, чтобы потери на переключение не являлись проблемой, имеется возможность уменьшить рассеивание энергии на диоде путем поочередного использования этих двух вариантов метода управления мостом, т.е. открытым в период холостого хода будет оставаться поочередно то транзистор Q2, то транзистор Q3. Эта хитрость позволяет уменьшить рассеиваемое тепло на диоде вдвое, поскольку та же энергия будет рассеиваться поочередно на диодах D1 и D4, что позволяет диодам функционировать в штатном режиме. В любом случае, при таком способе управления мостом могут коммутироваться гораздо большие средние и пиковые токи при условии, конечно, что диоды являются ограничивающим фактором.
4. 2 .2 Метод симметричного управления ключами
Этот в значительной мере популярный метод удаляет практически полностью нагрузку с ограничительных диодов. Этот режим характерен тем, что мотор в период холостого хода включается в обратной полярности. То есть в течении периода полезной работы открыты транзисторы Q2 и Q3, а в период холостого хода - Q1 и Q4. При этом диоды никогда не проводят ток за исключением короткого периода переключения транзисторов.
В течении периода холостого хода напряжение на обмотках мотора равно
что значительно выше, чем в предыдущих методах. Это приводит к значительно более быстрому уменьшению магнитного поля. Проблема данного метода в том, что ток уменьшается до нуля, после чего продолжает уменьшаться (становится отрицательным). В этот момент двигатель старается вращаться в обратном направлении, что не вполне правильно. Еще одна отличительная черта данного метода, что напряжение генератора Vg никогда не устанавливается на выводах мотора. Это не проблема для большинства традиционных схем, однако, если применяется метод контроля скорости по противо-ЭДС, этот метод управления мостом применяться не может.
4. 2. 3 Метод активного уменьшения поля (Active field-collapse drive)
Это вариация предыдущего метода: в течении периода холостого хода мотор подключается в обратной полярности, что позволяет очень быстро уменьшить остаточное поле, при этом току не позволяется значительно уйти в отрицательную область.
Работает данный метод следующим образом. Период полезной работы традиционен (открыты транзисторы Q2 и Q3). В период холостого хода оба этих транзистора закрываются, а открывается транзистор Q1. Это приводит к тому, что диод D4 начинает проводить ток. На моторе, как и в предыдущем случае, будет напряжение Vbat+Vg, поэтому остаточное поле уменьшается интенсивно. Однако, как только ток падает до нуля, диод D4 закрывается и напряжение генератора Vg появляется на выводах мотора. Однако и этот метод не без проблем. Так как левый вывод мотора подключен к Vbat и мотор продолжает вращаться «вперед», напряжение генератора Vg будет открывать диод D3. В результате мотор будет короткозамкнут, и напряжение генератора вместо того, чтобы быть на выводах мотора, будет появляться на внутренней обмотке. Это в свою очередь снова вызовет генерацию тока через мотор, а значит, уменьшение остаточного поля будет происходить значительно медленнее, чем в предыдущем методе.
Нагрузка на диоде (в нашем случае это D4) не нулевая, однако она все равно значительно меньше, чем в случае управления знакопостоянной амплитудой, поскольку уменьшение остаточного поля происходит значительно быстрее.
Однако, как и в предыдущем методе управления мостом, напряжение генератора никогда не появляется на выходах мотора, поэтому данный метод не подходит для случая контроля скорости по противо-ЭДС.
4. 2 .4 Модифицированный метод активного уменьшения поля
Если имеется возможность замерить напряжение на выводах мотора в схеме, то можно внести в вышеприведенный метод управления некоторые изменения с целью увеличения его эффективности.
Когда ток мотора становится равным нулю, напряжение на выводе мотора подскакивает от напряжения земли до Vbat+VF. Если схема может отследить этот момент, отключить транзистор Q1 и включить транзистор Q2, диод D3 никогда не откроется, Vg может быть обнаружен на выводах мотора, а ток останется равным нулю. Этот метод управления убирает нагрузку с диода D3, однако она наследует быстрое уменьшение остаточного поля от предыдущего метода. Одной интересной характеристикой метода активного уменьшения остаточного поля (обоих вариантов: и оригинального, и модифицированного) является то, что во время затухания поля ток течет через аккумуляторную батарею. Это означает, что во время периода выключения этот ток заряжает батарею, возвращая часть потраченной энергии. В целом, это интересная фишка, но необходимо удостовериться, что батарея в состоянии принять этот ток, иначе Vbat может возрасти потенциально до опасных пределов. Если батарея не в состоянии принять возвратный ток, необходимо поставить конденсатор большой емкости на линию питания, чтобы сгладить увеличение напряжения. Точное значение емкости данного конденсатора можно рассчитать исходя из значения возвратного тока и максимального превышения напряжения питания батареи. Как правило, емкость конденсатора чем больше - тем лучше. Естественно, аналогичная техника может быть применена для нижнего плеча, используя транзистор Q4 и диод D1 для возвратных токов. Также возможно попеременное использование методов управления с транзисторами Q1 и Q4 для снижения нагрузки на диод в два раза путем ее разделения на два диода.
4. 2 .5 Метод синхронного уменьшения (Synchron collapse drive)
Если имеется возможность измерить ток потребления мотора и точно определить, когда он пересекает ноль, появляется возможность модифицировать метод управления «фиксированная противофаза» несколько иным способом. В этом случае в течении периода холостого хода транзисторы Q1 и Q4 проводят ток, но только до тех пор, пока остаточное поле не уменьшится до нуля. В этот момент оба транзистора Q1 и Q4 закрываются, а взамен открывается транзистор Q2 (или Q3). Это позволяет замерить напряжение генератора Vg на выводах мотора, при этом ограничивающие диоды не нагружаются, а ток равен нулю для всего периода холостого хода.
Поскольку диоды не используются, за исключением короткого периода, когда переключаются транзисторы, рассеивание энергии на них будет пренебрежимо мало. Однако данный метод управления требует весьма точного определения момента перехода тока двигателя через ноль, что может быть сложно реализуемо с приемлемой степенью надежности.
Проанализировав условия работы усилителя мощности, выбираем метод симметричного управления.
4. 2 .6 Выбор драйвера для управления Н-мостом
Для управления H-мостом используем драйвер полумоста ir2104
Управляющие каналы разработаны для нагруженного функционирования
Нечувствителен к отрицательным напряжениям при переходных процессах
Стойкость к скорости нарастания напряжения (dV/dt)
Диапазон напряжения питания драйверов 10…20В
5В входная логика с триггерами Шмита
Логика предотвращения поперечной проводимости
Согласованная задержка распространения для обоих каналов
Внутренне установленная пауза при переключении каналов
Выход драйвера верхнего уровня в фазе со входом
Вход выключения прекращает работу обоих каналов
Напряжение смещения VOFFSET не более 600В
Имп.вых. ток к.з Iо± 130 мА/ 270 мА
Выходное напряжение драйверов VOUT 10 - 20В
IN Логический вход управления выходами драйверов верхнего и нижнего уровней, в фазе с HO
VB Напряжение питания ключей верхнего уровня
VCC Питание драйверов нижнего уровня и логики
IR2104 - драйвер высоковольтных, высокоскоростных МОП-транзисторов или IGBT-транзисторов с зависимыми выходными каналами нижнего и верхнего уровней. Собственная HVIC-технология и стойкая к защелкиванию КМОП-технология позволили создать монолитную конструкцию.Логический вход совместим с стандартными КМОП или LSTTL выходом. Выходы драйверов отличаются высоким импульсным током буферного каскада, что выполнено для минимизации встречной проводимости драйвера. Выходной канал может быть использован для управления N-канальным силовым МОП-транзистором или IGBT-транзистором с напряжением питания верхнего уровня 10…600В.
4. 3 Расчет широтно-импульсного преобразователя
4.3 .1 Исходные данные для расчета
Рассчитаем транзисторный ШИП для управления двигателем постоянного тока ДПТ по цепи якоря в динамическом режиме.
номинальное напряжение Uн = 14,4 В;
номинальная частота вращения n =17622 об/мин;
момент инерции якоря двигателя Jдв = 0,0012 кГ·м2;
сопротивление якорной обмотки Rя = 0,11 Ом;
индуктивность якорной обмотки Lя = 4.3·10-4Гн.
Для получения линейных характеристик по каналу управления примем для ШИП симметричный закон коммутации силовых ключей о = 0.5.
С учетом номинального напряжения Uн, потерь на силовых ключах в режиме насыщения Uк и необходимости 20% -го запаса по напряжению, выбираем источника питания с напряжением
где Uk - потеря напряжения на насыщенном силовом ключе, Uk = 0,44В.
Ток якоря двигателя в динамических режимах может превышать Iн в 2,54 раза, поэтому расчетный ток силового транзисторного ключа принимаем.
4. 3 .2 Выбор силовых полупроводниковых элементов
Выбираем для транзисторного ключа [9] MOSFET IRF1010N со следующими параметрами:
сопротивление открытого каналаер, Rdson, мОм 11
максимальный ток канала, Ikmax, А 50
время выключения, tвыкл, с 4,8·10-8
мощность рассеяния на истоке, Ррк, Вт 180
тепловое сопротивление «переход-корпус», Rтеп, оС/Вт 0,85
Выбираем диод, шунтирующий MOSFET в соответствии с [4,9], например, диод Д161-200 со следующими параметрами:
динамическое сопротивление, RVD, Ом 0,002,
сопротивление при типовом охладителе и естественном охлаждении, RVDT оС/Вт 0,55 максимальная температура структуры, pn, oС 140.
4. 3 .3 Определение оптимальной частоты коммутации ШИП
Время включения и выключения силового ключа по паспортным данным MOSFET транзистора принимают:
Определяют оптимальную частоту коммутации ШИП:
где Kf = 0,332 для ШИП с симметричным законом коммутации;
Принимаем частоту коммутации fk = 4000 Гц.
4. 3 .4 Определение постоянных и базовых величин, необходимых для расчета электромагнитных нагрузок энергетического канала
Конструктивная постоянная двигателя:
Учитывая, что ШИП с симметричным управлением не искажает естественных механических характеристик двигателя, определяем относительную продолжительность включения в номинальном режиме:
Относительная скорость в номинальном режиме:
Относительная электромагнитная постоянная времени:
На естественной механической характеристике ДПТ для максимального тока двигателя в динамическом режиме (Iмакс = 172 А) определяем частоту вращения
а также относительное значение этой скорости
4. 3 .5 Среднее значение тока двигателя
4.3 .6 Действующее значение тока двигателя
4. 3 .7 Значение среднего тока транзисторного ключа при максимальном токе двигателя составит
4. 3 .8 Значение действующего тока транзисторного ключа определяют как
4.3 .9 Среднее значение тока шунтирующего диода
Значение действующего тока шунтирующего диода
Потери энергии в силовом транзисторном ключе определяют
Полученная величина потерь меньше допустимой мощности рассеяния корпуса MOSFET транзисторов.
Определение потерь мощности в шунтирующем диоде осуществляют по выражению (Uo=1.35 В пороговое напряжение; Qrr =0,002 Ом динаическое сопротивление)
Рvd = 1,3·25.58+18,6·230·10-9·4000=33,832 Вт.
Максимальная температура структуры диода
Максимальную температуру структуры диода определяют из условии, что температура окружающей среды не превышает окр = 50оС
Так как 'pn>[pn] = 140 оС, то требуется дополнительное охлаждение диодов для обеспечения соответствующих температурных режимов. В этом случае следует произвести дополнительно расчет радиаторов, выбрать тип охладителя.
4. 4 Расчет основных статических параметров двигателя
4. 4 .1 Сопротивление якорной цепи в нагретом состоянии
где tном - температура двигателя в номинальном режиме работы, tном = 80оС; tхол - температура двигателя в не нагретом состоянии, tхол = 20оС; - температурный коэффициент сопротивления, для медной обмотки значение принимается равным 0,004 [1/оС].
4. 4 .2 Жесткость естественной механической характеристики
где arctg(е) = 2,810 - угол наклона естественной механической характеристики к оси .
4. 4 .3 Скорость идеального холостого хода для естественной механической характеристики
4. 4 .4 Момент короткого замыкания определяют из выражения
4. 4 .6 Построим естественные электромеханическую и механическую характеристики ДПТ
Статическая электромеханическая характеристика ДПТ:
Статическая механическая характеристика ДПТ:
Рисунок 4.4 - Статическая электромеханическая характеристика ДПТ
Рисунок 4.5 - Статическая механическая характеристика ДПТ
4. 5 Динамический расчет электропривода
4. 5 .1 Основные параметры передаточной функции двигателя
Задаемся величиной максимального статического тока
Эквивалентное сопротивление якорной цепи
Механическая постоянная времени с учетом приведенного момента инерции
где Nm - коэффициент, учитывающий момент инерции механической части привода, Nm=2.
Электромагнитную постоянную времени можно определить
Коэффициент усиления (передачи) двигателя
совместно с широтно-импульсным модулятором при напряжении управления Uзт = 5 В составит
4. 5 .3 Определение постоянной времени ШИП
Так как запаздывание на выходе ШИП в основном определяется частотой коммутации равной fk = 4000 Гц, то в реальной САУ с учетом параметров апериодического фильтра на входе ШИП, значение ТШИП принимается равным 0,001 с.
В качестве системы слежения за скоростью выходного вала будем использовать энкодер AS5045
Разрешение 4096 импульсов на оборот
Выходной синусно-косинусный интерфейс
Передаточная функция звена обратной связи
4.5 .5 Анализ устойчивости контура скорости
Передаточная функция разомкнутой САУ:
Для анализа устойчивости воспользуемся критерием Найквиста и построим АФЧХ разомкнутой системы, как показано на рисунке 2.9.
Рисунок 4.6 - АФЧХ разомкнутой системы
Так как годограф АФЧХ W(j·) разомкнутой системы при изменении частоты от 0 до + не охватывает точку (-1; j0), то замкнутая система устойчива.
Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы.
Рисунок 4.7 - ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы
где w - вспомогательная переменная, w = 0,1…1000.
Запас устойчивости по фазе на частоте среза
Так как система управления нашего робота цифровая-то для исследования этой системы управления преобразуем нашу передаточную функцию к цифровому виду с помощью z-преобразования,интервал дискретизации Т=0,00001 с
Рисунок 4.8 - Корневой годограф нескорректированной разомкнутой системы
В результате исследования корневого годографа системы выяснилось, что система при замыкании контура обратной связи будет неустойчива. Следовательно, нам необходимо построить Цифровой пид регулятор.
Его коэффициенты получим построив непрерывный регулятор для нашей системы с помощью диаграмм Боде.
Передаточная функция непрерывного ПИД регулятора
Для анализа устойчивости проанализируем корневой годограф данной системы
График 4.9 - Корневой годограф скорректированной цифровой системы
Исследуя полеченный годограф цифровой системы мы делаем заключение, что система устойчива
Переходной процесс при воздействии единичного ступенчатого сигнала изображен на рисунке 2,13.
Рисунок 4.10 - Переходной процесс в замкнутой системе
- время переходного процесса кривой через линию установившегося значения составляет 0,05 с и не превышает заданного значения в сравнении с исходными данными для проектирования ([tпп] = 0,008 с),
- ожидаемое значение перерегулирования составляет 19%.
4. 6 .1 Описание системы управления в статике
Система управления состоит из джойстика, соединенного с микроконтроллером посредством интерфейса rs232, который в свою очередь скоммутирован с усилителем мощности, который управляет двигателями. Микроконтроллер связан с энкодерами, установленными на каждом колесе, посредством синусно-косинусного интерфейса. К микроконтроллеру через АЦП подключены оптические дальномеры,а также через каналы SPI и I2C 2 акселерометра и гироскоп.
При подаче питания микроконтроллер настраивается на обмен данными с джойстиком оператора. При получении значений скоростей перемещения по координатам контроллер, через матрицу прямого преобразования рассчитывает выходное значение скорости на каждое колесо, а также настраивается на выдачу модулированных широтно-импульсной модуляцией сигналов на плату усилителя мощности. При этом контроллер получает данные от синусно-косинусных энкодеров, переводя скорость вращения каждого колеса в скорость локального перемещения робота. Так как в реальных условиях существует проскальзывание колес робота относительно поверхности, микроконтроллер также запрашивает данные через интерфейс SPI от акселерометров, через канал I2C от гироскопов и оцифровывает аналоговый сигнал от дальномеров. Обрабатывая эти данные совместно, микроконтроллер рассчитывает перемещение в глобальных координатах.
4. 7 Описание компонентов информационной подсистемы робота
Система управления роботом должна обеспечивать требуемые параметры скорости перемещения робота при минимальной цене.
Информационная подсистема робота состоит из микроконтроллера, реализующего получение данных с устройства оператора и преобразование этих данных в управляющие воздействия.
Для обеспечения высоких выходных характеристик в качестве центрального микроконтроллера будет использоваться микропроцессор stm32f407 включающий в себя блок умножения с накоплением для расчета выходных воздействий на приводную систему.
Также необходимо использовать преобразователь мощности выполненный H-мост
Ядро 32-битный ARM процессор «Cortex™-M4»
Частота ядра 168Мгц, все инструкции выполняются за 1-2 такта.
сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Высокоскоростной usb (скорость 480мбит/с).
Три АЦП 2,4 со скоростью МСеэмпла/с
5. Безопасность и экологичность проекта
5 .1 Характеристика мехатронной системы в соответствии с нормативными требованиями производственной безопасности
Мобильный робот предназначен для транспортировки грузов массой до 100 килограмм. В комплект поставки мобильной системы входит стойка для автоматической подзарядки аккумуляторных батарей и мобильная платформа робота.
Опасные и вредные производственные факторы воздействуют на работающих при эксплуатации общепромышленного оборудования (подъемно-транспортных машин и механизмов, электрооборудования, сосудов, работающих под давлением и других). Мероприятия по охране труда при обслуживании общепромышленного оборудования частично изложены в отраслевой и специальной нормативной литературе.
Применительно к конструкции объекта можно выделить следующие ОВПФ:
- высокий уровень шума, вследствие работы электродвигателей мобильной платформы;
-необходимость достаточного освещения, для работы оператора мобильной платформы;
- механические колебания - вибрации;
- опасность нахождения в помещении “посторонних” объектов во время работы робота;
5 .2 Обеспечение безопасных условий эксплуатации мехатронной системы
Основная цель мероприятий по охране труда - предотвращение чрезвычайных и опасных ситуаций, травматизма и профессиональных заболеваний персонала.
Система безопасности робота способна обеспечивать точные перемещения робота, экстренные остановки, а также интеллектуально производить оценку и принимать решение о предотвращении нетипичных ситуаций, все это обеспечивается за счет программы управления
Реализация данного проекта, позволяет обеспечить безопасность жизни людей при эксплуатации, а также предотвратить аварийные ситуации на производстве. Вероятности разрушения, деформации конструкций, или оснований сведена к минимуму.
Помещения без повышенной опасности - это сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими (например, деревянными) полами.
Повышение электробезопасности в установке заряда батарей достигается применением систем защитного заземления (в сетях с изолированной нейтралью), защитного отключения и других средств и методов защиты, в том числе знаков безопасности и предупредительных плакатов и надписей.
При опасности прикосновения к токоведущим частям электроустановок обходимо применить следующие мероприятия:
- надежная изоляция проводов от земли и корпусов электроустановок, дающая безопасные условия для обслуживания персонала;
- сплошные или сетчатые ограждения, для обеспечения недоступности токоведущих частей оборудования и электрических сетей;
- применить блокировку в электроустановках напряжением свыше 250В.
Повышение электробезопасности достигается путем применения изолирующих, ограждающих, предохранительных и сигнализирующих средств защиты.
Микроклимат производственных помещений - метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности скорости движения воздуха, а также температурой поверхностей, ограждающих конструкций, технолоческого оборудования и теплового облучения (таблица 5.1).
Таблица 5.1- Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений
Категория работ по уровням энергозатрат, Вт
Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений, характеризующими микроклимат являются:
температура поверхностей (учитывается температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств);
Для выполнения санитарно-эпидемиологических требований в проектной документации предусмотрено:
учет данных о фоновом уровне физических воздействий, создающих угрозу жи
Разработка мобильной транспортной платформы грузоподъемностью 100 килограмм дипломная работа. Производство и технологии.
Написать Сочинение Миниатюру Язык Живая Ткань
Контрольная работа: Художественное оформление спектакля и техника безопасности на сцене
Сочинение Про Профессию Врача 6 Класс
Контрольная работа по теме Стиль та імідж ділової людини
Контрольная работа: Особенности функционирования Пенсионного Фонда в РФ
Контрольная работа: Анализ структуры экономики государства. Скачать бесплатно и без регистрации
Что Дает Людям Технология Мини Сочинение
Сочинение Рассуждение Что Такое Любовь К Природе
Сочинение На Публицистическую Тему 10 Класс
Алиса Сочинение По Картине Пластов Летом
Дипломная Работа Труба
Реферат: SWOT-анализ предприятия 5
Реферат по теме Режимы работы лазеров
Контрольная работа: Теория потребительского поведения 10
Дипломная работа по теме Концепт 'душа' в русской языковой картине мира
Практическое задание по теме Механизм подъема кузова автосамосвала МАЗ-5551
Взаимосвязь Функций Маркетинга Эссе
Курсовая работа по теме Аккумулирование радионуклидов грибами в зонах радиоактивного загрязнения
Кровообращение Плода Реферат
Панорама современного естествознания
Власть в организациях на примере ОГБУСО "Комплексный центр социального обслуживания населения г. Братска и Братского района" - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа
Особенности работы медицинской сестры выездной службы Хоспис - Медицина курсовая работа
Проектирование программной коллекции "Простой, статический граф" - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа