НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМЕНІ ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО» Факультет інформатики та обчислювальної техніки Кафедра технічної кібернетики «На правах рукопису» «До захисту допущено» УДК 621.865.8 Завідувач кафедри __________ І.Р. Пархомей (підпис) “_12_”____грудня___2018 р. Магістерська дисертація на здобуття ступеня магістра зі спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології» на тему: «Модуль керування антропоморфним захватом промислового робота» ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Виконав (-ла): студент (-ка) другого курсу, групи ІК-71мп (шифр групи) Палій Богдан Миколайович . (прізвище, ім’я, по батькові) (підпис) Науковий керівник к. т. н., доцент Поліщук М. М. (посада, науковий ступінь, вчене звання, прізвище та ініціали) (підпис) Консультант _______________________________ _________ (назва розділу) (науковий ступінь, вчене звання, , прізвище, ініціали) (підпис) Рецензент директор ПрАТ «УкрНДІінжпроект» Поталап О.І. (посада, науковий ступінь, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали) (підпис) Засвідчую, що у цій магістерській дисертації немає запозичень з праць інших авторів без відповідних посилань. Студент _____________ (підпис) Київ – 2018 року НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМЕНІ ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО» Факультет інформатики та обчислювальної техніки Кафедра технічної кібернетики Рівень вищої освіти – другий (магістерський) Спеціальність 126 «Інформаційні системи та технології» ЗАТВЕРДЖУЮ Завідувач кафедри __________ І.Р. Пархомей (підпис) «_31_»____жовтня______2017 р. ЗАВДАННЯ на магістерську дисертацію студенту Палію Богдану Миколайовичу (прізвище, ім’я, по батькові) 1. Тема дисертації «Модуль керування антропоморфним захватом промислового робота» науковий керівник дисертації к.т.н., доцент Поліщук М.М.. (прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) затверджені наказом по університету від «07»_листопада_ 2018 р. №_4112-c_ 2. Термін подання студентом дисертації _____«12» грудня 2018 р._______ 3. Об’єкт дослідження – антропоморфний захват промислового робота. 4. Предмет дослідження – процес керування антропоморфним захватом промислового робота. 5. Перелік завдань, які потрібно розробити – огляд типів та конструкцій антропоморфного захвату; аналіз публікацій; опис устрою та роботи антропоморфного захвату; математичні аспекти антропоморфних захватів; розробити функціональну схему та механізми управління антропоморфним захватом; дослідити принцип програмного управління антропоморфним захватом; виконати програмну реалізацію управління. 6. Орієнтовний перелік ілюстративного матеріалу – шість плакатів 7. Орієнтовний перелік публікацій – дві публікації 8. Консультанти розділів дисертації Підпис, дата Прізвище, ініціали та посада Розділ завдання завдання консультанта видав прийняв 9. Дата видачі завдання «31» жовтня 2017р. Календарний план № Назва етапів виконання Термін виконання етапів Примітка з/п магістерської дисертації магістерської дисертації Глава 1.Огляд та опис типів та 1 30.01.2018 р. конструкцій 2 Глава 2. Опис класифікації 28.05.2018 р. Глава 3. Розробка алгоритмічного та 3 30.09.2018 р. програмного забезпечення . Апробація, оформлення та 4 підготовка до захисту 25.11.2018 р. роботи. Студент ____________ Палій Б.М. (підпис) (ініціали, прізвище) Науковий керівник дисертації ____________ Поліщук М.М. (підпис) (ініціали, прізвище) АНОТАЦІЯ У дисертації розглянуто проблему в робототехніці з антропоморфним захватом промислового робота, показано основні особливості існуючих маніпуляторів, їх переваги та недоліки. Розроблено комплексне рішення реалізації модулю керування антропоморфним захватом промислового робота, котрий забезпечує рух кожного пальця кисті робота в 3D просторі в ангулярній системі координат. Дана система може бути використана в промисловій робототехніці. Дозволяє розширити технологічні можливості антропоморфного захвату. Ключові слова: робототехніка, антропоморфний захват, промисловий робот, мікроконтролерне управління. Розмір пояснювальної записки – 167 аркушів, містить 35 ілюстрацій, 24 таблиць, 10 додатків. ABSTRACT Examines the problem of anthropomorphic capture of an industrial robot in robotics, shows the main features of existing manipulators, their advantages and disadvantages. Developed a comprehensive solution to the implementation of the control module of the anthropomorphic capture of the industrial robot, which ensures the movement of each finger of the robot brush in 3D space in the angular coordinate system. This system can be used in industrial robotics. It allows to expand technological possibilities of anthropomorphic capture. Keywords: robotics, anthropomorphic grip, industrial robot, microcontroller control. Explanatory note size – 167 pages, contains 35 illustrations, 24 tables, 10 applications. Пояснювальна записка до магістерської дисертації на тему: «Модуль керування антропоморфним захватом промислового робота» Київ – 2018 року 7 ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ................................................................................ 9 ВСТУП ................................................................................................................................ 10 РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ТИПІВ ТА КОНСТРУКЦІЙ АНТРОПОМОРФНИХ ЗАХВАТІВ ПРОМИСЛОВОГО РОБОТУ ........................................................................................... 13 1.1 Промисловий робот: поняття, сутність .............................................................. 13 1.2 Антропоморфний захват промислового роботу ................................................ 24 1.3 Аналіз публікацій за темою магістерської роботи ............................................ 26 Висновки до розділу та постановка задач дослідження ............................................ 33 РОЗДІЛ 2. ОПИС УСТРОЮ ТА РОБОТИ АНТРОПОМОРФНОГО ЗАХВАТУ ....... 37 2.1 Математичні аспекти антропоморфних захватів промислового роботу ........ 37 2.2 Функціональна схема та механізми управління антропоморфним захватом промислового робота .................................................................................................... 47 Висновки до розділу ...................................................................................................... 55 РОЗДІЛ 3. РОЗРОБКА АЛГОРИТМІЧНОГО ТА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ58 3.1 Принцип програмного управління антропоморфним захватом промислового робота .............................................................................................................................. 58 3.2 Програмна реалізація управління ....................................................................... 72 Висновки до розділу ...................................................................................................... 87 РОЗДІЛ 4. МАРКЕТИНГОВИЙ АНАЛІЗ СТАРТАП-ПРОЕКТУ ............................... 90 4.1 Опис ідеї проекту .................................................................................................. 90 4.2 Технологічний аудит ідеї проекту ...................................................................... 92 4.3 Аналіз ринкових можливостей запуску стартап проекту ................................. 92 4.4 Розроблення ринкової стратегії проекту .......................................................... 100 4.5 Розроблення маркетингової програми .............................................................. 103 ВИСНОВКИ ..................................................................................................................... 103 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ................................................................................................... 110 ДОДАТКИ ........................................................................................................................ 118 ДОДАТОК А. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ ....................................................................... 119 8 ДОДАТОК Б. ЛІСТИНГ КОДУ ..................................................................................... 123 ДОДАТОК В. ПРИНЦИПОВА СХЕМА МОДУЛЮ КЕРУВАННЯ ......................... 134 ДОДАТОК Г. ЕЛЕКТРИЧНА СХЕМА МОДУЛЮ КЕРУВАННЯ ........................... 136 ДОДАТОК Д. СТРУКТУРНА СХЕМА РОБОТИ ПРОГРАМИ КЕРУВАННЯ ПРОМИСЛОВИМ РОБОТОМ ....................................................................................... 138 ДОДАТОК Е. СТРУКТУРНА СХЕМА МЕТОДИКИ ПОБУДОВИ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ РОБОЧОЇ ЗОНИ ПРОМИСЛОВОГО РОБОТА ........ 140 ДОДАТОК Ж. ФРЕЙМОВА МОДЕЛЬ АТРИБУТІВ АГЕНТА-АКТОРА ............... 142 ДОДАТОК И. СТРУКТУРА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ............................ 144 ДОДАТОК К. СТАТТЯ «АНТРОПОМОРФНИЙ ПНЕВМАТИЧНИЙ ЗАХВАТ З МОЖЛИВІСТЮ 3D РУХУ ПАЛЬЦІВ» - «НАУКОВІ НОТАТКИ» №63 ................. 146 ДОДАТОК Л. СТАТТЯ «УПРАВЛІННЯ ПНЕВМАТИЧНИМ ПРОМИСЛОВИМ ЗАХВАТОМ» - «КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНІ ТЕХНОЛОГІЇ: ОСВІТА, НАУКА, ВИРОБНИЦТВО» №32 .................................................................................. 158 9 ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ АМЗ антропоморфний захват ОС операційна система ПД програмний додаток ПК персональний комп’ютер ПР промисловий робот СТЗ системи технічного зору ЧПУ числове програмне управління 10 ВСТУП Актуальність теми дослідження. В даний час активно ведуться розробки в області антропоморфної робототехніки. Антропоморфна робототехніка – це перспективний напрям досліджень, що вивчає методи побудови людиноподібних роботів і їх управління. Згідно з останніми дослідженнями [4, 6, 9], варто відзначити, що роботи повинні бути