Содержание

Введение 6

1 Аналитический обзор современого состояния разработок и кострукторских решений 8

1.1 Аналитический обзор современного состояния разработок и конструкторских решений в мире 8

1.1.1 Устройства на основе вакуумных захватов 9

1.1.2 Использование тяговой силы пропеллерного винта 13

1.1.3 Перемещение по вертикальной поверхности при помощи клеящихся поверхностей 16

1.1.4 Использование электронной адгезии 17

1.1.5 Роботы, имитирующие животный мир 18

1.1.6 Устройство, использующее магнитные свойства металлов 21

1.2 Аналитический обзор современного состояния отечественных разработок и конструкторских решений 22

1.3 Конструкторские решения и достижения ЦНИИ РТК 25

2 Проектный облик РУВП и нерешенные задачи 35

2.1 Нерешенные задачи по конструкции РУВП 35

2.2 Общая конструкция РУВП 37

2.3 Состав электрики и электроники 42

2.4 Выводы по разделу 58

3 Обоснование выбора конструкции устройства разряжения 58

3.1 Расчет узла разряжения 58

3.2 Проектирование узла разряжения 69

3.3 Выводы по разделу 75

4 Эксперименты и результаты 75

4.1 Объект испытаний 75

4.2 Цель испытаний 77

4.3 Оцениваемые показатели 77

4.4 Материально – техническое обеспечение испытаний 78

4.5 Результаты испытаний 79

4.6 Выводы по разделу 81

5 Проведение прогнозных исследований для оценки рыночного сегмента потребителей РУВП 82

5.1 Исследования общей ситуации с робототехникой в мире 82

5.2 Анализ экономического эффекта проектирования модели 90

5. 3 Выводы по разделу 94

Заключение 95

Список используемой литературы 97

Перечень условных обозначений, терминов и сокращений

РУВП – робототехническое устройство вертикального перемещения

МРТК – мобильный робототехнический комплекс

МОТ – модуль ориентации телекамеры

МР – мобильный робот

ВС – вакуумный способ

ВРС – вакуумно-реактивный способ

ПР – промышленный робот

КПД – коэффициент полезного действия

ДВП – двигатель постоянного тока

MEMS – микроэлектромеханическая система

Введение

Современная робототехника имеет огромную область применения, роботы применяются в промышленности, в медицине, в спорте, в быту и т.д. В настоящее время появляются роботы, способные решить концептуально новую задачу – перемещаться по вертикальным поверхностям.

Растущий интерес к разработкам роботов, ползающим по стенам, проявился в последние десятилетия. Причиной послужило расширение области применения роботов, повышение эффективности работы в опасных условиях и труднодоступных местах. Как возможный вариант применения подобного типа роботов может быть проверка высотных зданий, техническое обслуживание ядерных установок, обследование бортов самолетов и кораблей, надзор и разведка, а так же помощь при тушении пожаров и спасательных операциях, и т.д. Возможность использование устройств, перемещающихся по вертикальным поверхностям, позволит не только заменить человека на трудных и опасных работах, но и сократить расходы на строительство специальных конструкций.

Одной из самых сложных задач по созданию робототехнического устройства вертикального перемещения (РУВП) является разработка соответствующего механизма сцепления для обеспечения удержания робота на вертикальной поверхности, не жертвуя при этом мобильностью. В настоящее время исследованы четыре метода:

1. магнитные устройства, для передвижения по металлическим поверхностям;

2. вакуумные устройства для передвижения по гладким и непористым поверхностям;

3. устройства, создающие силу притяжения на основе аэродинамических принципов;

4. био - подражательный подход, основанный на использовании примеров из живой природы.

Каждый метод имеет свои положительные стороны, определяющие его оптимальное применение. Если учесть существующие способы удержания на вертикальной поверхности, то универсального варианта для любой поверхности не существует.

Необходимо провести исследования существующих разработок в данной области, для выявления оптимального способа удержания на вертикальной поверхности различного качества. На основе выбранного метода удержания, необходимо спроектировать РУВП. Главными параметрами, на которые необходимо опираться при проектировании РУВП, являются энергопотребление, уровень шума и габариты.