Обґрунтування конструкції паралельного робота
Автор: Андрушевський Назар Миколайович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: За останнє сторіччя виробничі процеси зазнали суттєвих змін. Найбільшу цінність для будь-якої компанії становлять кваліфіковані працівники. Поряд з тим важливо забезпечити автоматизацію повторюваних процесів. Промислові роботи, на сучасному виробництві, є універсальними помічниками для людини. Вони характеризуються вищою швидкістю маніпулювання об’єктами, меншим часом виконання завдань та здатністю переносити більший вантаж. Одній і ті ж роботи можуть використовуватися для вирішення різних завдань у промисловому виробництві та інших сферах. Кількість промислових роботів суттєво зросте до кінця цього десятиліття. Все більше завдань, що раніше виконували кваліфіковані робітники, буде покладено на роботів. Як відомо, робот це керована комп’ютером чи повністю автоматична система. Роботизовані системи мають адаптуватись та взаємодіяти із навколишнім середовищем. Прикладом промислового роботу є паралельний робот SCARA. Метою даної магістерської роботи є розроблення паралельного робота SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) із здатністю точного маніпулювання об’єктами та адаптації до різноманітних завдань. Об’єкт дослідження: паралельний робот SCARA для промислового використання. Предмет дослідження: геометричні, кінематичні та силові параметри паралельного робота SCARA для промислового використання. Мета роботи: розроблення робота SCARA із паралельною кінематикою, призначеного для високоточних завдань захоплення, розміщення та складання у промислових умовах. В першому розділі розглянуто особливості конструкції роботів SCARA. Проаналізовано ступені свободи та морфологію даних промислових роботів. Зокрема, під час аналізу роботів SCARA виявилося, що доступні джерела в основному присвячені серійному проектуванню. Матеріалів, присвячених паралельному роботу SCARA, дуже мало, більшість з яких описують переважно програмування або кінематичні розрахунки, замість деталей про конструкцію, переваги чи недоліки. Згідно з висновками, єдиною комерційно доступною паралельною версією робота SCARA була конструкція Mitsubishi Electric RP-ADH 2013 року, а новіші моделі на ринку не з’явилися. Запропоновано два варіанти концептуального рішення проектованого робота. В другому розділі систематично проаналізовано окремі структурні елементи робота, визначено їхні функціональні ролі та встановлено технічні вимоги. На основі цих знань отримано вичерпний набір даних, необхідних для точних розрахунків та вибору основних компонентів, зокрема двигунів та конструкцій важелів робота. В третьому розділі проведено аналіз методом скінчених елементів конструкції проектованого паралельного робота SCARA. Зокрема, здійснено розрахунок поперечного перерізу важеля: визначено згинальний та крутний моменти важеля. Подано результати моделювання конструкції методом скінчених елементів. Обґрунтовано вибір двигуна. Отриманий робот має вагу близько 43 кг і дозволяє здійснювати хід по осі Z приблизно на 100 мм. В результаті проведених досліджень отримані наступні ключові висновки, щодо конструкції проектованого промислового паралельного робота SCARA: 1. Менший крок та коротша довжина ходового гвинта підвищують точність маніпулювання. 2. Чим ближче об’єкти маніпулювання розташовані до двигунів, тим точніше позиціонування. 3. Максимальна вага кінцевого ефектора була встановлена на рівні 0,5 кг. Ключові слова: CAD, метод скінчених елементів, кінцевий ефектор, робот SCARA, кінематика.