Розробка мікроконтролерної системи керування рухом крокуючого робота
Автор: Максимяк Ігор Миколайович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У роботі досліджено ключові аспекти проєктування та синтезу системи керування крокуючого робота. Основна увага приділена розгляду класифікації та функціональних блоків роботизованих систем, розробці крокового двигуна для крокуючого механізму, ідентифікації моделі двигуна постійного струму та синтезу системи керування ногами робота, що дозволяє забезпечити його стабільну та керовану локомоцію. У вступі обґрунтовано актуальність розробки ефективних та надійних крокуючих роботів для застосування в складних умовах (наприклад, на нерівних поверхнях або у промисловості), а також практичну цінність дослідження в галузі робототехніки та мехатроніки. У першому розділі наведено огляд класифікації та ключових функціональних блоків роботизованих систем. Розглянуто основні типи роботів, їхню архітектуру та функціональні складові, такі як сенсори, актуатори, блок керування та механічні структури. У другому розділі описано розробку крокового двигуна крокуючого механізму робота. Наведено принципи роботи, обрано конструктивну схему та розраховано параметри крокового двигуна, який є критичним для точного позиціонування кінцівок робота. У третьому розділі виконано ідентифікацію моделі двигуна постійного струму. Визначено його математичну модель (наприклад, рівняння руху та електричну схему) та експериментально або теоретично ідентифіковано його динамічні параметри (момент інерції, постійна часу, опір обмотки), необхідні для точного проєктування системи керування. У четвертому розділі здійснено Синтез системи керування ногами крокуючого робота. Розроблено алгоритми керування (наприклад, на основі ПІД- регуляторів або зворотного зв’язку за положенням), які забезпечують необхідну траєкторію руху ніг робота, стійкість ходьби та динамічну рівновагу. Проведено моделювання та аналіз роботи синтезованої системи. У висновку узагальнено результати дослідження, підтверджено можливість використання розроблених рішень (кроковий двигун та система керування) для створення функціонального та керованого крокуючого робота. Об’єкт дослідження: механізм руху (локомоції) крокуючого робота. Предмет дослідження: розробка електромеханічних елементів (кроковий двигун) та синтез алгоритмів автоматизованої системи керування положенням ніг крокуючого робота. Мета роботи: розробити технічні рішення для крокового двигуна та синтезувати ефективну систему керування, що забезпечить стабільну та точну локомоцію крокуючого робота. Ключові слова: крокуючий робот, кроковий двигун, двигун постійного струму, ідентифікація моделі, синтез системи керування, локомоція, ПІД-регулятор, робототехніка. Перелік використаних джерел: 1. Long X, Wonsick M, Dimitrov V, Task-oriented planning algorithm for humanoid robots based on a foot repositionable inverse kinematics engine. IEEE-RAS 16th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), наук.-техн. конф. (Канкун, Мексика), Канкун ,15–17 Жовтня 2016, РР. 1114–1120. IEEE. DOI: 10.1109/HUMANOIDS.2016.7803410. 2. Chestnutt J, Michel P, Kuffner J Locomotion among dynamic obstacles for the Honda ASIMO. IEEE/RSJ International conference on intelligent robots and systems, наук.-техн. конф. (Сан Дієго, США) Сан Дієго, 29 Жовтня–2 Листопада 2007, РР. 2572–2573. DOI: 10.1109/IROS.2007.4399431. 3. Claudio G, Spindler F, and Chaumette F. Vision-based manipulation with the humanoid robot Romeo. IEEE- RAS 16th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), наук.-техн. конф. (Канкун, Мексика),Канкун, 15–17 Листопада 2016, pp. 286–293. DOI: 10.1109/HUMANOIDS.2016. 7803290. 4. Mao X, He H, and Li W. Path finding for a NAO humanoid robot by fusing visual and proximity sensors. 12th World Congress on Intelligent Control and Automation 100 (WCICA), наук.-техн. конф. ( Ґуйлінь, Китай), Ґуйлінь, 12–15 Червня 2016, РР. 2574–2579, DOI: 10.1109/WCICA.2016.7578365.