Сучасна робототехніка дедалі частіше працює в режимі безпечної взаємодії з людиною та крихкими об’єктами, де традиційні жорсткі захвати вже не забезпечують потрібної відповідності форми, рівномірного розподілу зусиль та достатньої безпеки. Біоміметичні гнучкі захвати типу Fin-Ray на силіконовій основі дають змогу адаптивно охоплювати об’єкт без його пошкодження, проте для їх практичного впровадження бракує відпрацьованих рішень щодо вибору матеріалів, схем армування, інтеграції сенсорів сили та узгодження з параметрами промислових маніпуляторів. Актуальним є комплексне дослідження, яке поєднує конструктивно-матеріалознавчий підхід до проєктування м’якого захвату з аналізом можливостей його застосування як окремого модульного продукту та і в поєднанні з існуючими рішеннями.
Мета і задачі дослідження
Мета дослідження полягає у розробленні та обґрунтуванні роботизованого маніпулятора з гнучким захватом на основі силіконового композитного матеріалу, здатного адаптивно взаємодіяти з об’єктами маніпулювання та забезпечувати контроль зусилля захоплення.
Для досягнення поставленої мети вирішуються такі основні задачі:
1. Виконати огляд сучасних рішень у галузі м’якої робототехніки та гнучких захватів, сформувати вимоги до маніпулятора і силіконового модуля;
2. Розробити геометричну модель гнучкого Fin-Ray захвату та його варіантів з різними схемами композитного армування;
3. Обґрунтувати вибір силіконового композиту та матеріалів армування, дослідити вплив їх розташування на деформаційні властивості захвату;
4. Вибрати і описати кінематичну структуру роботизованого маніпулятора, що забезпечує необхідну робочу зону та умови роботи гнучкого захвату;
5. Спроєктувати привід захвату, виконати вибір сервомотора і мікроконтролера з урахуванням вимог до габаритів, крутного моменту та енергоспоживання;
6. Розробити принципову схему та друковану плату для тестового зразка системи керування гнучким захватом у середовищі Altium Designer, визначити схему підключення датчика тиску і сервоприводу та написати код для перевірки працездатності системи;
7. Обґрунтувати вибір датчика тиску, визначити його розміщення у конструкції пальця та алгоритм обмеження критичного зусилля;
8. Виготовити експериментальні зразки силіконового захвату методом лиття в 3D-друковані форми, провести їх експериментальні випробування та порівняти з результатами моделювання.
Об’єкт дослідження
Об’єктом дослідження є процес роботизованого маніпулювання об’єктами за допомогою маніпулятора з гнучким силіконовим захватом.
Предмет дослідження
Предметом дослідження є конструкція та параметри роботи роботизованого маніпулятора з гнучким захватом на основі силіконового композитного матеріалу, включно з геометрією захвату, схемою армування, системою приводу та вимірювання зусилля.
Методи дослідження
У роботі застосовано методи аналізу та узагальнення літературних джерел з м’якої робототехніки, методи тривимірного комп’ютерного моделювання і конструкторського проєктування, кінцево-елементний аналіз напружено-деформованого стану силіконових структур, експериментальні випробування зразків захвату, а також методи обробки та інтерпретації експериментальних даних.
Керівник: доц., к.т.н. Богдан Г.А.
