Розроблення та аналіз адаптивного захоплювача промислового робота для деталей довільної форми
Автор: Тоненчук Наталія Юріївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі магістерської кваліфікаційної роботи проведено аналіз умов експлуатації та технічних вимог до конструкції трипальцевого пасивно- адаптивного схоплювача. Розглянуто особливості роботи роботизованих маніпуляторів у промислових умовах та сформовано перелік вимог до захоплювального пристрою, включаючи необхідну силу затиску, діапазон габаритів деталей, допустимі прискорення, надійність та стійкість роботи під дією інерційних навантажень. Наведено вихідні дані для проектування схоплювача: маса деталей до 2.5 кг, максимальний діаметр охоплення до 160 мм, можливі відхилення в зоні підхоплення. Обґрунтовано технічні обмеження щодо жорсткості, конструктивної міцності, взаємодії з маніпулятором UR5e та необхідності універсальності при захопленні об’єктів нерегулярної форми. За результатами аналізу сформульовано технічне завдання для подальших розрахунків та проектування. У другому розділі виконано огляд існуючих конструкцій роботизованих схоплювачів і механічних адаптивних систем. Проведено класифікацію захоплювальних пристроїв за принципом дії, типом приводу, кількістю пальців та кінематичною схемою. Висвітлено конструктивні особливості двопальцевих, трипальцевих та багатопальцевих схоплювачів та їхню ефективність у роботі з об’єктами складної геометрії. Окрему увагу приділено механізмам пасивної адаптивності, що забезпечують вирівнювання сил затиску без застосування складних сенсорних систем. Проведено аналіз сучасних промислових і патентних конструкцій. Наведено порівняння їхніх технічних можливостей та визначено ключові конструктивні рішення, які доцільні для використання у проектованому схоплювачі. Сформовано висновок про вибір трипальцевої структури та пасивно-адаптивного механізму як оптимальної конфігурації для маніпулювання деталями неправильної форми. У третьому розділі подано кінематичний аналіз пасивно-адаптивного трипальцевого механізму. Розглянуто принципи пасивної адаптивності, засновані на особливостях шарнірно-важільної кінематики, які забезпечують рівномірний розподіл контактних зусиль між пальцями. Наведено структурну схему трипальцевого схоплювача та описано складові елементи кінематичного ланцюга. Проаналізовано траєкторії руху фаланг у діапазоні робочих кутів 60– 90°, визначено критичні точки навантаження, можливі зони виникнення паразитних переміщень та вплив кінематичних параметрів на силу затиску. Проведено дослідження взаємодії елементів механізму під час контакту з деталями різної форми. Наведений аналіз став основою для подальшого проектування та оптимізації конструкції. У четвертому розділі виконано конструювання та комп’ютерне моделювання трипальцевого пасивно-адаптивного схоплювача. Наведено СAD модель, яка включає корпус, на кожен палець кроковий двигун, конічну передачу та шарнірно-важільні механізми пальців. Описано особливості побудови конструкції, вибору матеріалів та розташування вузлів. Проведено силовий розрахунок привідного механізму, включаючи моделювання навантажень на зубчасті колеса, муфту та вали. Усі розрахунки виконано у Mathcad, що забезпечило високу точність параметричної оптимізації та підтвердження працездатності конструкції під дією реальних робочих навантажень.У п’ятому розділі розглянуто систему керування розробленим схоплювачем та його інтеграцію з маніпулятором UR5e. Подано структурну схему керування приводами пальців, описано взаємодію блоку управління з робочим контролером маніпулятора. Розглянуто можливість використання датчиків сили, ходу та зворотного зв’язку для підвищення точності захоплення. У шостому розділі подано економічне обґрунтування розробки та впровадження схоплювача. Розглянуто економічні переваги застосування адаптивних механізмів у промислових процесах. Проведено порівняння розробленої конструкції з серійними комерційними аналогами. Встановлено, що запропонована конструкція має нижчу собівартість. Сформовано висновок про доцільність промислового використання запропонованого схоплювача. Об’єкт дослідження Пасивно-адаптивний трипальцевий схоплювач для роботизованого маніпулятора. Предмет дослідження Кінематичні, силові та конструктивні параметри роботи трипальцевого адаптивного механізму та приводної частини схоплювача. Мета роботи Розроблення конструктивного рішення трипальцевого пасивно-адаптивного схоплювача, дослідження його роботи та обґрунтування можливості застосування у промислових роботизованих системах. Ключові слова: схоплювач, трипальцевий механізм, адаптивний привід, пасивна адаптивність, кінематичний аналіз, маніпулятор UR5e, конічна передача, система керування.