Материал: 1697

дований, обезопасить труд работников, а так же перераспределить обязанно-

сти.

В системе предполагается использовать манипулятор, который будет выполнять основные действия, микроконтроллер для обработки информации и управления манипулятором и автоматический химический дозатор позво-

ляющий производить забор и слив жидкости, а так же сброс использованных насадок. В основе манипулятора будут использоваться серводвигатели, поз-

воляющие достаточно точно позиционировать устройство в пространстве и поднимать требуемый вес.

На данный момент можно сделать вывод, что химические роботизиро-

ванные системы являются мало освящённой, но довольно востребованной тематикой. С использованием современных технологий возможно создать бюджетное, удобное, функциональное, модульное решение поставленной за-

дачи.

1.5 Цель исследования

Основными целями работы в данном направлении являются создание проекта позволяющего выполнять следующие функции:

- открытие/закрытие крышек химико-лабораторной посуды с жидко-

стями;

- дозирование и перенос жидких соединений между химико-

лабораторной посудой;

-перемещение и установка химико-лабораторной посуды с жидкостями на дополнительное оборудование (магнитная мешалка, электронные весы и др.);

-соблюдение временных интервалов между операциями.

-позволяет избавить сотрудников химических/биологических лабора-

торий от взаимодействия с опасными соединениями;

- результаты становятся более точными и легко воспроизводимыми;

- быстрый старт - не требуется специализированного обучения, так как система обладает визуальным, дружественным программным интерфейсом.

На данный момент уже имеются готовые решения, способные дозиро-

вать различные жидкости, но пока нет решения, позволяющего работать с ле-

тучими ядохимикатами. Для работы с такими веществами используется спе-

циальная химическая посуда с различными крышками, благодаря которым вещество не испаряется и не попадает в окружающую среду. Для работы с такой посудой необходимо иметь манипулятор с рабочим органом в виде клешни, благодаря которой можно захватывать предмет и открывать химиче-

ские бутыли. Сейчас среди автоматизированных химических лабораторий не используют подобное решение, поэтому они считаются узкоспециализиро-

ванными. Разрабатываемое устройство будет иметь широкий спектр функ-

ций, что позволит использовать его в различных отраслях.

Также, используя модульную систему, появляется возможность под-

ключать различные устройства необходимые в работе. Примерами являются магнитные смешиватели, электронные весы. Так же предполагается замена основного рабочего органа на другое устройство, что позволит работать с сыпучими твердыми и газообразными веществами.

Помимо аппаратной части предполагается разработка и программного обеспечения. Причем для каждого устройства разрабатывается собственной программное обеспечение , таким образом получается комплексное решение в виде нескольких программ и аппаратной части. Само программное обеспе-

чение должно выполнять все задачи ранее описание, а так же работать в ком-

плексе. По технических особенностям нельзя объединить несколько про-

грамм так необходимо несколько вычислительных устройств.

Одной из основных функций необходимых для данного проекта явля-

ется создание собственных алгоритмов перемещений и выполнений задач,

которые будут иметь возможность редактирования, малый объём и возмож-

ность дополнения без использования программного обеспечения. Так же про-

граммное обеспечение должно создавать команд для самого химического до-

затора.

1.6 Научное обоснование разработки комплекса

Рассматривая имеющиеся проекты, предназначенные для работы в хи-

мических, медицинских и других лабораториях в большинстве случаев не имеют возможность перемешать и взаимодействовать с имеющимися объек-

тами на столе или рабочей зоне. На данный момент появляется возможность разрабатывать подобные устройства для всех сфер, где необходимо взаимо-

действие с рабочей областью и предметами.

Используемые в проекте устройства на данный момент не имеют гото-

вого программного продукта для управления шестью сервомоторами. Так как для этого необходим микроконтроллер, специальное программное обеспече-

ние для микроконтроллера и сама программа для персонального компьютера,

удобная для пользователя. Так же если рассматривать аппаратную часть, то благодаря платформе ардуино появляется создавать бюджетные устройства и удобное программное обеспечение для самих микроконтроллеров, с возмож-

ностью расширения и улучшения продукта. Так же само программное обес-

печение занимает минимальное место на жестком диске персонального ком-

пьютера. АО мимо основных функций передвижений и управления программ имеет возможность создавать свои собственные библиотеки для дальнейшего воспроизведения. Сами алгоритм передвижения можно изменять в текстовом файле, а так же в дальнейшем использовать для других автоматизированных программ.

Основной особенностью данного программного обеспечения является управление автоматизированного химического манипулятора. Благодаря ис-

пользованию аппаратного звена в виде распаянного дозатора и мультиплек-

соров появляется возможность создавать алгоритм и для самого дозатора.

Основная сложная является в том, что недостаточно информационных выхо-

дов на платформе для управления дозатором и особенности использования электронных ключей. Таким образом, используя мультиплексоры, уменьша-

ется количество используемых информационных выходов и стабильная рабо-

та дозатора.

Подобные решения в виде химического манипулятора и автоматизиро-

ванного дозатора ранее нигде не использовались и не применялись, но имеет довольно большую эффективность и возможность оградить человека от вредного воздействия химикатов. Так же затронута сфера робототехники, ко-

торая на данный момент очень востребована и не изучена окончательно. Та-

ким образом, имеет смысл разрабатывать роботизированные устройства и программное обеспечения для них, что в свою очередь позволит нарабаты-

вать опыт в применении подобных устройств и улучшать производитель-

ность.

2 ТРЕБОВАНИЕ К ПРОЕКТУ

2.1 Назначение и цели создания проекта

Целью создания аппаратно–программного обеспечения является реали-

зация движения роботизированной химической лаборатории.

Разрабатываемые алгоритм предназначен для контроллера Arduino, ко-

торый будет обрабатывать передаваемую информацию внутри данной плат-

формы, и управлять внешними сервомоторами для движения маипулятора.

Основной проблемой написания алгоритма является правильное управление сервомоторов и учет задержек для каждого узла. При отсутствии программ-

ной реализаций данных требований может выйти из строя вся рука в целом,

так как из-за особенности конструкции могут сломаться сервомоторы и ме-

ханические части.

Для стабильности работы и возможности управление начальное поло-

жение сервомоторов при старте комплекса приводится в максимальное вытя-

нутое положение, что позволяет протестировать каждый узел в отдельности и дать начальную точку отсчета.

Для работы комплекса необходимо создать схему подключения и пита-

ния всех необходимых узлов, создать модульность для возможности расши-

рения и реализовать автоматическое передвижение при использование про-

грамм.

Система удовлетворяет следующим требованиям:

1)автономность;

2)возможность замены вышедших из строя компонентов;

3)возможность расширения;

4)комплекс должен осуществлять передвижение манипулятора;

5)возможность сохранения ранее выполненных действий;

6)возможность воспроизведения сохранённых действий;

7)управление химическим дозатором;

8)комплекс должен поднимать предмет требуемого веса;