Разработка учебной модели руки-манипулятора повышенной грузоподъемности Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

4. Нестеренко Е.А., Козлова А.С. Направления развития цифровой экономики и цифровых технологий в России // Научно-практический журнал «Экономическая безопасность и качество». 2018. №2. С. 26

5. Черепанов В.В. Основы государственной службы и кадровой политики: Учебное пособие для студентов вузов / В.В. Черепанов; В.П. Иванов. М.: ЮНИТИ-ДАНА; Закон и право. 2014 - С. 679

© Смирнов А О., 2020

УДК 004

В.В. Фитель

студент 3 курса КГУ, г. Курган, РФ E-mail: vlad-fitel@mail.ru К.В.Маковкин студент 3 курса КГУ, г. Курган, РФ E-mail: makovkin900@mail.ru А.Л.Шлягина студент 3 курса КГУ, г. Курган, РФ E-mail: shlyaginaa@mail.ru

РАЗРАБОТКА УЧЕБНОЙ МОДЕЛИ РУКИ-МАНИПУЛЯТОРА ПОВЫШЕННОЙ

ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ

Аннотация

Статья посвящена разработке руки-манипулятора повышенной грузоподъёмности. При этом используем готовые чертежи, маломощных манипуляторов, которые переделаем под наши нужды. Цель данной работы - показать принцип этого преобразования и изготовления опытной модели. И как результат получить инструкцию по производству моделей.

Ключевые слова:

Рука-манипулятор, учебная модель, робототехника, конструкция, сборочные макеты.

Разработка учебной модели руки-манипулятора повышенной грузоподъемности

Введение:

В настоящее время существует нехватка учебных моделей по робототехнике в профильных классах школ и других учебных заведениях, одна из главных причин этой проблемы это их высокая стоимость.

На основании этого была переработана уже существующая модель робота-манипулятора MeArm под сервопривод большей мощности с возможностью беспроводного управления при помощи мобильного устройства.

1.Цель работы: заключается в создании учебной модели руки-манипулятора, адаптированной под сервоприводы MG996R и возможностью беспроводного управления, на основании модели и сборочных чертежей модели с сервоприводами mg90s.

2.Описание

Модель старого манипулятора была вырезана и собрана из оргстекла. Чтобы привести конструкцию

в движение, использовались маломощные сервоприводы mg90s, имеющие следующие характеристики: Напряжение питания: 4,6-6В. Угол поворота: 0-180 град.

Крутящий момент: 1.8 кг/см (при 4.8 В), 2.2 кг/см (при 6.6 В) Размеры: 22,5х12х35,5мм Вес: 13.4 гр.

Модель усовершенствованного манипулятора, в связи с повышенными нагрузками и более мощными сервоприводами, предполагается изготавливать материалов повышенной стойкости и крепости, например, поликарбоната. Для приведения конструкции в движение используются сервоприводы MG996Rимеющие следующие характеристики:

Напряжение питания: 4,6-6В Угол поворота: 0-180 град.

Крутящий момент: 9.4 кг/см (при 4.8 В), 11 кг/см (при 6 В) Размеры: 40,7мм х 19,7мм х 42.9мм Вес: 55 гр.

Рука-манипулятор должна управляться дистанционно, поэтому необходимо выбрать способ связи. В качестве канала связи могут быть выбраны Bluetooth- или Wi-Fi- модули. Выбор был сделан в пользу Bluetooth-модуля HC-06, так как он, по сравнению Wi-Fi-модулем, потребляет меньший ток, что повышает время работы устройства. Для получения сигнала, его обработки и управления сервоприводами необходим микроконтроллер. В разработанном устройстве используется микроконтроллер фирмы ATMEL Atmega328p, так как он имеет достаточное быстродействие, функцию обработки внешних и внутренних прерываний, 6 режимов сна (пониженное энергопотребление и снижение шумов для более точной работы АЦП), достаточное количество входов и выходов. 3. Процесс разработки модели устройства.

Процесс разработки, адаптирования заключался в масштабировании старой модели (Рисунок 1) манипулятора в 1.5 раза и изменении посадочных отверстий под новый сервопривод и винты M4 (Рисунок 2).

Рисунок 1 - Чертеж старой версии

V_J

Рисунок 2 - Чертеж новой версии сервопривода

Данный манипулятор имеет возможность перемещения вокруг собственной оси, а также относительное вертикальное и горизонтальное перемещение.

По чертежам была создана 3D модель в Компасе, которая имеет следующий вид (Рисунок 3):

Рисунок 3 - Конструкция руки-манипулятора

З.Управление манипулятором

Для управления манипулятором был использован микроконтроллер ATMEL Atmega328p , который по беспроводному каналу связи Bluetooth получает команды с мобильного устройства для изменения своего положения.

Подготовленный пакет документации позволяет изготавливать детали для таких роботов и собирать их, используя в качестве инструкции полученную 3D модель.

Список использованной литературы:

1. Сервоприводы Ардуино SG90, MG995, MG996: схема подключения и управление[Электронный ресурс]. Источник: https://arduinomaster.ru/motor-dvigatel-privod/servoprivody-arduino-sg90-mg995-shema-podklyuchenie -upravlenie/

2. Сборка робота-манипулятора. Часть 1[Электронный ресурс]. Источник: https: //lesson.iarduino.ru/page/sborka-robota-manipulyatora-chast-1/

© Фитель В В., Маковкин К.В., Шлягина А.Л., 2020