РТК для приготовления фаст-фуда
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, при непрерывном развитии технологий, все больше областей нашей жизни становятся связаны с робототехникой. Одной из таких областей является ресторанный бизнес, где автоматизация и применение роботизированных систем могут значительно улучшить эффективность обслуживания и повысить уровень удовлетворенности клиентов.
В контексте этого дипломного проекта был разработан робототехнический комплекс, который включает в себя группу мобильных роботов-официантов и систему управления этой группой в условиях ресторанной среды. Проект охватывает все ключевые этапы создания такого комплекса: от проектирования аппаратной базы роботов и расчета приводов их шасси до разработки системы управления и алгоритмов для эффективной работы группы роботов.
Особое внимание в проекте уделено созданию адаптивных механизмов управления, способных реагировать на изменения в окружающей среде и обрабатывать возможные чрезвычайные ситуации. Так, в проекте рассматриваются вопросы безопасност
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор выбранной темы 6
1.1. Обоснование выбранной актуальности темы 6
1.2. Обзор существующих решений 9
1.3. Постановка задачи 15
2 Исследовательская часть 18
2.1 Задачи исследовательской части 18
2.2 Описание помещения ресторана 19
2.3 Разработка одного робота 23
2.3.1 Разработка структуры системы управления 23
2.3.2 Расчет привода 25
2.3.2.1 Энергетический расчет 25
2.3.2.2 Регулировочный расчет 29
2.3.3 Моделирование привода в среде Matlab Simulink 36
2.3.4 Разработка математической модели робота 42
2.3.4.1 Кинематическая модель 42
2.3.4.2 Динамическая модель 44
2.3.5 Моделирование движения в Matlab Simulink 49
2.3.6 Формирование траектории движения 55
2.3.7 Составные части и компоненты мобильного робота 58
2.3.8 Расчёт времени работы 60
2.4 Разработка системы управления группой роботов 63
2.4.1 Разработка структуры системы управления группой роботов 63
2.4.2 Разработка алгоритма управления группой роботов 64
3 Конструкторская часть 67
3.1 Разработка конструкции робота 67
3.2 Силовой расчет 69
3.3 Проверочный расчет вала редуктора 70
3.4 Расчет вала на крутильную жесткость 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 77
ПРИЛОЖЕНИЕ В 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Коллективы интеллектуальных роботов. Сферы применения / Под ред. В. И. Сырямкина. – Томск: STT, 2018. – 140 с. (Серия: “Интеллектуальные технические системы” (подсерия: “Когнитивная робототехника”)).
2. “Towards realizing robotic potential in future intelligent food manufacturing systems” // Zeashan Hameed Khan, Azfar Khalid, Jamshed Eqbal.
3. Польский В.А. Расчет электроприводов промышленных роботов: Учебное пособие по курсу «Расчет исполнительных следящих систем» / Под ред. А.С. Ющенко. - М: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1969.
4. “Система управления мобильного колесного робота” / С. Л. Зенкевич, А. В. Назарова / Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2006. №3.
5. Волновой Алгоритм–Википедия.–URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Алгоритм_Ли
6. Latombe, J.C. (1991). Robot Motion Planning. Springer.
7. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. – «Конструирование узлов и деталей машин». М.: Машиностроение, 2004.
8. Каталоги производителей Cognex, Maxon.
9. “Development of a Robotic Waiter System” // A. Cheong, MWS Lau, E. Foo, J. Hedley, Ju Wen Bo.
10. ГОСТ 17524.1-93. “Мебель для предприятий
Обычно в таких заведениях роботы перемещаются по общему полу вместе с посетителями, что делает их окружение стохастическим. Это требует от роботов одновременно высокой маневренности и устойчивости, что технически сложно реализовать. Исходя из этого, в данном проекте предлагается создать отдельные трассы для передвижения роботов.
Эти трассы располагаются на уровне столов, то есть, на высоте 70 см от пола, в соответствии с ГОСТ 17524.1-93. Такой подход позволяет избежать большинства столкновений робота с посетителями. Конечно, полностью исключить появление препятствий невозможно - возможно наличие человеческой руки или оставленной тарелки на пути робота, но вероятность таких ситуаций минимальна. Датчики робота могут определить такие препятствия, и проблема может быть решена или самим роботом с помощью голосовых сообщений, или персоналом ресторана.
Увеличение высоты трассы повышает устойчивость каждого отдельного робота, так как они могут быть более низкими. Однако, выделение отдельных дорожек требует дополнительно