Проектирование роботов специального назначения с использованием современных САПР

Задачи по проектированию и созданию таких роботов довольно успешно решаются зарубежными разработчиками. Опережающее развитие роботизированных средств за рубежом обусловлено в первую очередь большим опытом ведения антитеррористической борьбы. Для современной России подобный опыт сравнительно невелик. Однако события последних лет заставили отечественных специалистов сосредоточить свои усилия в области проектирования и изготовления мобильных роботов специального назначения. За короткий период на свет появился ряд отечественных образцов роботизированной техники, различающихся по классу, назначению и составу исполнительного оборудования. "Вездеход-ТМ3" - один из таких образцов, относящийся к роботам сверхлегкого класса, основным назначением которых является визуальная и акустическая разведка местности, помещений, транспортных средств, осмотр труднодоступных мест, обнаружение и уничтожение взрывных устройств. Разработка и изготовление изделия на высоком качественном уровне были бы невозможны без использования современных программных продуктов.

С помощью САПР Autodesk Inventor Series (AIS) выполнены работы по определению основных конструктивных особенностей узлов и механизмов будущего робота, проработаны вопросы, связанные с компоновкой и размещением исполнительных приводов, элементов бортовой системы дистанционного управления, основного и вспомогательного оборудования робота. Это позволило отработать наиболее важные положения исполнительного оборудования, получив полную картину пересечений узлов и деталей во время работы, и избежать их возможных столкновений, а также оценить габаритные размеры МР при работе исполнительного оборудования. Параллельно с разработкой основного варианта МР шел поиск альтернативных решений конструкции ходовой части робота, манипулятора и вспомогательного оборудования.

После получения модели необходимо выполнить комплекс расчетно-проектировочных работ. Что позволяет получить необходимые массогабаритные коэффициенты, определить геометрические параметры, провести тягово-динамические расчеты, исследовать динамическую устойчивость.

Неотъемлемой частью методики являются математические модели, разработанные с использованием средств компьютерного моделирования (например, с использованием программ имитационного моделирования Matlab, Simulink), которые дали возможность не только быстро и эффективно провести расчетно-проектировочные работы по определению основных параметров транспортного средства, но и провести ряд научных исследований. При этом, требуемые исследования велись с учетом нелинейностей сил, действующих на транспортное средство, что позволило избежать искажения получаемых результатов вследствие упрощения моделей с целью получения их аналитического решения.

Использование программного обеспечения позволяет существенно сократить время разработки, исключить лишние материальные затраты на изготовление макета, разработку и внедрение в производство КД, провести весь спектр необходимых технических расчетов, выполнить научные исследования.

Оглавление

1. Понятие экстремальной (агрессивной) среды. Взаимодействие робот – внешняя среда. 1

2. Понятие БПЛА, классификация по управлению и массе. 1

3. БПЛА самолетного типа: способы запуска и посадки, основные характеристики и предназначение, примеры исполнения. 1

4. БПЛА вертолетного типа: способы запуска и посадки, основные характеристики и предназначение, примеры исполнения. 2

5. БПЛА на базе дирижабля: способы запуска и посадки, основные характеристики и предназначение, примеры исполнения. 3

6. Рой летающих роботов для развертывания Wi Fi сетей, способы запуска и посадки, основные характеристики, алгоритм развертывания. 3

7. Перспективы развития БПЛА. 4

8. Робототехнические системы для водной среды: задачи, решаемые РС, классификация и типы. 4

9. Робототехнические подводные аппарат: задачи, решаемые ими, примеры исполнения, варианты управления. 4

10. Бионический подход в создании подводных аппаратов примеры исполнения. 5

11. Робототехнические надводные аппараты, задачи, решаемые ими, примеры исполнения, варианты управления. 5

12. Подводное видео наблюдение, структура построения системы наблюдения, примеры выполнения. 6

13. Подводный телеуправляемый аппарат. 7

14. Электронное зрение подводных управляемых аппаратов, типы зрения, требования, предъявляемые к световым приборам и ТВ камерам устанавливаемых на ПТА. 8

15. Повышение эффективности светоинформационных систем работающих в мутных средах. 9

16. Ультразвуковое зрение для ПТА. 11

17. Робототехнические системы в космосе: цели и задачи решаемые ими. 11

18. Классификация космических робототехнических систем по различным признакам. 11

19. Искусственные спутники: земли цели и задачи их применения, примеры выполнения. 12

20. Автоматические межпланетные станции: цели и задачи их применения, примеры выполнения. 13

21. Беспилотные аэрокосмические аппараты: цели и задачи их применения, примеры выполнения. 13

22. Планетоходы: цели и задачи их применения требования, предъявляемые к планетоходам, примеры выполнения. 14

23. Классификация чрезвычайных ситуаций по конфликтам по масштабу и природе возникновения. 15

24. Роботы специального назначения: цели, задачи, решаемые ими, сферы применения. 16

25. Роботы специального назначения: примеры исполнения для различных задач 16

26. Кинематика дирижабля 16

27. Уравнения динамики перемещения центра масс тела. 18

28. Уравнения динамики вращательного движения тела. 19

29. Представление правых частей уравнений динамики дирижабля. 19

30. Динамика приводов исполнительных механизмов. 20

31. Матричное представление уравнений кинематики и динамики 20

32. Особенности аэродинамики дирижабля 22

33. Основная система уравнений динамики сплошной среды 25

34. Особенности обтекания жидкостью и газом твердых тел 25

35. Используемые системы координат 27

36. Аэродинамические коэффициенты 29

37. Ускоренное движение. Матрица присоединенных масс. 30

38. Расчет коэффициента лобового сопротивления дирижабля по эмпирическим формулам. 32

39. Приближенный расчет аэродинамических управляющих сил и моментов, порождаемых стабилизатором дирижабля 33

40. Пример приближенного расчета управляющих аэродинамических сил и моментов для дирижабля сигарообразной формы 35

41. Пример приближенного расчета управляющих аэродинамических сил и моментов для дирижабля линзообразной формы 36

42. Построение математической модели для дирижабля сигарообразной формы. Определяющая система уравнений. 38

43. Построение математической модели для дирижабля сигарообразной формы. Расчет массово-инерционных характеристик. 38

44. Построение математической модели для дирижабля сигарообразной формы. Аэродинамические коэффициенты дирижабля. 39

45. Построение математической модели для дирижабля сигарообразной формы. Учет влияния рулей управления на аэродинамику дирижабля. 39

46. Построение математической модели для дирижабля линзообразной формы. Расчет массово-инерционных характеристик. 40

47. Построение математической модели для дирижабля линзообразной формы. Аэродинамические коэффициенты дирижабля. 40

48. Построение математической модели для дирижабля линзообразной формы. Учет влияния рулей управления на аэродинамику дирижабля. 40

49. Линеаризация уравнений дирижабля. 40

50. Линеаризация уравнений дирижабля сигарообразной формы, движущегося вдоль прямой линии. 40

51. Линеаризация уравнений дирижабля линзообразной формы, движущегося по прямой линии. 45

52. Исследование свойств дирижабля по его математической модели 48

53. Особенности механики дирижабля как твердого тела с учетом малых деформаций 48

59. Возможности программного комплекса NUMECA International 50

60. Проектирование роботов специального назначения с использованием современных САПР. 50