Проєктування системи керування робота-маніпулятора

Abstract

Магістерська кваліфікаційна робота присвячена розробленню, проєктуванню та впровадженню програмованого логічного контролера (ПЛК) на основі мікроконтролера PIC16F1937 для підвищення ефективності та функціональних можливостей системи керування робота-маніпулятора МП-9С. Необхідність створення компактного, доступного та легко програмованого контролера зумовлена потребою удосконалення існуючих навчальних і промислових робототехнічних комплексів, у яких використовуються застарілі або малоефективні блоки керування. У роботі проведено аналіз сучасних типів роботів-маніпуляторів, принципів побудови їх систем керування та вимог до апаратного забезпечення. На основі порівняльного аналізу мікроконтролерних платформ обґрунтовано вибір PIC16F1937 як базового елемента для створення ПЛК завдяки його функціональній гнучкості, підтримці апаратних модулів, низькому енергоспоживанню та можливості обробки великої кількості сигналів введення-виведення. У процесі дослідження розроблено структурно-логічну схему магістерської роботи, реалізовано повну електричну схему ПЛК, яка включає модулі керування входами та виходами, драйвер ULN2803 для роботи з виконавчими механізмами, інтерфейс RS-485 для зовнішнього обміну даними, блок індикації на основі LCD-дисплея та модуль локального керування на основі набору кнопок. Дана архітектура дозволяє забезпечити надійне комутування приводів маніпулятора, зчитування датчиків положення, реалізацію алгоритмів позиціонування та організацію дистанційної взаємодії з комп’ютером або промисловою мережею. У роботі розроблено програмне забезпечення ПЛК, яке включає реалізацію алгоритмів керування маніпулятором, обробку даних сенсорів, комунікаційні протоколи та механізми діагностики. Проведено моделювання та аналіз працездатності системи, що підтвердило ефективність застосованого мікроконтролерного рішення. Результатом роботи є створення універсального ПЛК, який дозволяє модернізувати систему керування маніпулятором МП-9С, підвищити його функціональність, точність, надійність і адаптивність. Запропонована система може бути використана у навчальних лабораторіях, дослідницьких стендах, а також у промислових комплексах малої та середньої складності.