Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0209

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0209
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева"
Название доклада
Разработка элементов информационно-интегрированной системы для контроля усилия и положения захватов робота на основе волоконно-оптических датчиков с закрытым оптическим каналом для систем автоматического управления автономными роботизированными платформами наземного, воздушного и космического базирования
Докладчик
Матюнин Сергей Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели исследований - создание новых элементов информационно-интегрированных систем на основе разработки волоконно-оптических датчиков (ВОД) с закрытым оптическим каналом для различных
роботизированных платформ.
Решаемые задачи:
1) разработка и систематизация материалов по теоретическим и методологическим основам преобразования физических параметров, включающие известные и вновь полученные эффекты воздействия физических величин на оптоэлектронные и волоконно-оптические чувствительные элементы. Патентные исследования;
2) разработка способов построения ВОД с закрытым оптическим каналом, их математических моделей, структурных схем, моделирование и оптимизация ВОД;
3) исследование механизмов взаимосвязи оптических и физико-химических процессов в материалах и элементах оптики, оптоэлектроники и механики;
4) разработка и исследование методов повышения устойчивости ВОД и систем к внешним и внутренним дестабилизирующим факторам;
5) разработка комплекса программных средств для математического моделирования работы элементов и устройств ВОД при различных вариантах их реализации;
6) разработка вариантов построения электронных трансиверов (вторичных преобразователей) ВОД, их моделей, структурных схем, моделирование и оптимизация электронных трансиверов для ВОД с закрытым оптическим каналом;
7) разработка конструкторской документации и изготовление макетных образцов ВОД с улучшенными эксплуатационными характеристиками и электронных трансиверов;
8) разработка и изготовления захватов манипулятора с ВОД усилия и положения захватов;
9) разработка комплекта конструкторской документации на экспериментальную партию изготовление и исследование ВОД и электронных трансиверов.
Актуальность и новизна исследования
Создание перспективных образцов роботизированных платформ требует решения целого комплекса научно-технических проблем, в том числе разработки высокопроизводительных, энергоэффективных, малогабаритных и надежных датчиков и сенсорных сетей при решении задач многопараметрического контроля, измерения и управления.
В настоящее время в роботизированных платформах наземного, воздушного и космического базирования применяются, в основном, «электрические» датчики с выходным электрическим сигналом в цифровой и аналоговой форме. Основная погрешность различных типов таких датчиков составляет от 0,1 до 1…3%, масса датчика – от 10 до 1500 г, при этом суммарная масса электрических кабелей, соединяющих датчики и исполнительные органы с системой управления, составляет величину порядка 12% от общей массы роботизированных платформ наземного, воздушного или космического базирования.
Другой особенностью «электрических» датчиков роботизированных платформ наземного, воздушного и космического базирования является их чувствительность к внешним электромагнитным полям и зачастую создание ими собственного электромагнитного поля, увеличивающего электромагнитную заметность роботизированных платформ наземного, воздушного и космического базирования.
В настоящее время в технологически развитых странах ведутся интенсивные научные исследования в области разработки новых типов ВОД.
При этом особый интерес, с точки зрения устойчивости к дестабилизирующим факторам, габаритов, энергопотребления, простоты конструкции и эксплуатационной надежности, представляют ВОД с закрытым оптическим каналом, как принципиально "безэлектрические" и не подверженные загрязнению оптического канала.
Описание исследования

    Выполнен обзор современной литературы, затрагивающей проблему технических решений и методов реализации  ВОД контроля тактильного усилия и положения захватов робота, в т. ч. обзор российской и международной научной периодической литературы, докладов научно-технических конференций по теме исследований за 2006-2016 гг., проведены патентные исследования по теме исследований за 2006-2016 гг.

      Проведен комплексный анализ современных технических решений, сформулированы перспективные направления разработок ВОД контроля тактильного усилия и положения захватов робота, а так же проведены исследование и обоснование эффективности по выбранному критерию предлагаемого к разработке направления реализации задач исследований для практического конструирования ВОД контроля усилия и положения захватов робота.

Результаты исследования

На первом этапе работ проведено:

     - обоснование и выполнена разработка компоновочных схем ВОД тактильного усилия и углового положения фаланг захватов робота;

     - разработано ЧТЗ на захват манипулятора;

      - проведена разработка отдельных конструкторских решений  на элементы  захвата манипулятора;

      - проведено обоснование и разработаны требования по метрологическому, техническому, информационному, программному обеспечениям исследовательского стенда для проведения экспериментальных исследований захватов робота с установленными ВОД;

      - разработано ЧТЗ на исследовательский стенд;

      - проведена разработка отдельных конструкторских решений  на элементы  исследовательского стенда.

Практическая значимость исследования
Производство ВОД и электронных трансиверов может быть развернуто 2019-2020 гг.
Предполагается использовать результаты работы во всех изделиях АО НПО «Андроидная техника» взамен продукции зарубежного производства.
Кроме того, потенциальными потребителями результатов данного проекта могут быть предприятия ОАК, предприятия космической отрасли, предприятия военно-промышленного комплекса, а также автоматизированные системы различных взрывоопасных производств.
Предполагается рост применения ВОД в роботизированных платформах наземного, воздушного и космического базирования не менее, чем в 2,5 раза по отношению к объемам 2015 года.
Планируемая потребность в ВОД для автоматических систем роботизированных комплексов наземного базирования, в т.ч. антропоморфных роботов до 150 ВОД на одно изделие.
Планируемая потребность в ВОД для автоматических систем роботизированных комплексов морского базирования до 50 ВОД на одно изделие.
Планируемая потребность в ВОД для автоматических систем роботизированных комплексов космического базирования до 150 ВОД на одно изделие.
Планируемая потребность в ВОД для автоматических систем автоматических систем управления взрывоопасных производств до 200..300 ВОД на одну систему.