Методическое пособие по выполнению лабораторных работ Томск, 2014

5 Описание оборудования, технических средств и инструментов

6 Методические указания по выполнению лабораторной работы

7 Требования к содержанию и оформлению отчета

8 Контрольные вопросы

9 Варианты задания

Список литературы

Лабораторная работа №4. Определение Определение точности рабочих органов манипуляторов на базе Lego Mindstorms NXT2.0, EV3 и Arduino

1 Цель работы

2 Лабораторное задание

3 Предмет и содержание работы

4 Краткая теория

5 Описание оборудования, технических средств и инструментов

6 Методические указания по выполнению лабораторной работы

7 Требования к содержанию и оформлению отчета

8 Контрольные вопросы

9 Варианты задания

Список литературы

Похожие:

Скачать 341.12 Kb.

Название	Методическое пособие по выполнению лабораторных работ Томск, 2014
страница	6/6
Тип	Методическое пособие

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Методическое пособие

1 2 3 4 5 6

При выполнении лабораторной работы потребуется, линейка длиной 50см, модели манипуляторов на базе Lego Mindstorms NXT2.0, EV3 и Arduino, грузики массой m=0.01…0.5 кг с шагом на увеличение в 0.01 кг.

Оборудование и технические средства представлены в лабораторной работе №1.

Изначально необходимо включить робота. Затем написать программу для переноса груза на высоту, в соответствии с вашим вариантом. Выставить минимальную мощность сервомотора манипулятора, соответствующую 20%. Определить высоту подъема, в соответствии с вашим вариантом, при увеличении массы груза на 0.01 кг; для каждого веса при фиксированной мощности проделать не менее трех экспериментов. Выставить среднюю мощность сервомотора манипулятора, соответствующую 52%; определить высоту подъема, в соответствии с вашим вариантом, при увеличении массы груза на 0.01 кг; для каждого веса при фиксированной мощности проделать не менее трех экспериментов. Выставить максимальную мощность сервомотора манипулятора, соответствующую 85%. Определить высоту подъема, в соответствии с вашим вариантом, при увеличении массы груза на 0.01 кг; для каждого веса при фиксированной мощности проделать не менее трех экспериментов. Результаты занести в таблицу 6.1. Определить среднее значение высоты подъема и времени передвижения груза при фиксированной мощности для каждого веса. Построить графики зависимости среднего значения высоты подъема от массы груза для трех режимов работы сервомоторов манипуляторов.
Таблица 6.1 - Результаты эксперимента

1. Название и цель работы.

2. Скриншоты программ.

3. Результаты экспериментов для трех режимов работы сервомоторов.

4. Сравнительный анализ результатов.

5. Ответы на контрольные вопросы.

1. Перечислите основные показатели классификации роботов, определяющих их конструкцию?

2. Из каких звеньев состоит конструктивная схема манипулятора промышленного робота?

3. Перечислите кинематические пары с помощью которых осуществляется соединение звеньев манипулятора?

4. Что такое рабочий орган манипулятора. Какие виды рабочих органов манипулятора вы знаете?

5. Какие виды манипуляционных систем координат вам известны?

6. Охарактеризуйте цилиндрическую систему координат?

7. Охарактеризуйте угловую систему координат?

8. Какой манипулятор обладает максимальной и минимальной грузоподъемностью?

1. Поднятие системы грузов на высоту 0.12 м.

2. Поднятие системы грузов на высоту 0.10 м.

3. Поднятие системы грузов на высоту 0.08 м.

1 Юревич, Е. И. Основы робототехники/ Е.И.Юревич. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 368с.

2 Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino.— СПб.БХВ – Петербург, 2013. – 256с.

3 Руководство пользователя NXT 2.0. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mindstorms.ru/img/file/8547_Mindstorms.pdf (дата обращения 18.01.2014)

4 Руководство пользователя EV3. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.lego.com/ru-ru/mindstorms/downloads/software/ddsoftwaredownload/ (дата обращения 18.01.2014)

5 Arduino. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino (дата обращения 16.02.2014)

Определение точности манипуляторов при фиксированной мощности сервомоторов.

1. Написать программу для переноса карандаша или иглы из одной точки на координатной плоскости в другую выдержав, указанное в варианте, расстояние между ними;

2. Определить среднее значение расстояния между точками на координатной плоскости при минимальной мощности, средней и максимальной мощности сервомоторов;

3. Провести сравнительный анализ манипуляторов на базе Lego Mindstorms NXT 2.0, EV3 и Arduino по точности перемещения из одной точки на координатной плоскости в другую.

Объектом исследования являются модели роботов манипуляторов на базе Lego Mindstorms NXT2.0, EV3 и Arduino. Работа заключается в том, чтобы оценить точность манипуляторов. Для выполнения лабораторной работы необходимо научиться классифицировать роботов по различным показателям, определяющим конструкцию и технический уровень роботов. Точность манипулятора и системы передвижения робота характеризуется погрешностью позиционирования. Чаще всего она определяется абсолютной погрешностью. Точность роботов общего применения можно разбить на три диапазона в зависимости от линейной погрешности:

малая – от 1 мм и более;
средняя – от 0,1 до 1 мм;
высокая – при меньшей погрешности.

Большинство современных роботов имеют среднюю точность позиционирования. Наименьшую точность имеют роботы, предназначенные для выполнения наиболее грубых работ, например, транспортных движений, а наибольшую – сотые миллиметры – роботы, используемые в электронной промышленности и медицине.

Приводы, которые используются в манипуляторах и системах передвижения роботов, могут быть электрическими, гидравлическими и пневматическими. Часто их применяют в комбинации.

Количество манипуляторов у роботов в большинстве случаев ограничено одним. Однако в зависимости от назначения существуют конструкции роботов с двумя, тремя и четырьмя манипуляторами.

Рабочая зона манипулятора – это пространство, в котором может находиться его рабочий орган при всех возможных положениях звеньев манипулятора. Форма рабочей зоны определяется числом и типом степеней подвижности манипулятора.

Подвижность робота определяется наличием или отсутствием у него системы передвижения. В первом случае роботы называют мобильными, а во втором – стационарными.

По способу размещения стационарные и мобильные роботы бывают напольными, подвесными и встраиваемыми в другое оборудование.

Исполнение робота по назначению определяется внешними условиями, в которых он должен функционировать. Различают исполнение нормальное, пылезащитное, теплозащитное, влагозащитное, взрывобезопасное.

Быстродействие и точность движений роботов характеризуют их динамические свойства.

Параметры, определяющие технический уровень роботов:

быстродействие;
точность;
объем памяти;
число одновременно работающих степеней подвижности;
размер рабочей зоны к габаритным размерам манипуляторов.

При выполнении лабораторной работы потребуется карандаш или игла, линейка длиной 50см, модели манипуляторов на базе Lego Mindstorms NXT2.0, EV3 и Arduino. Описание необходимого оборудования и технических средств, представлено в лабораторной работе №1.

Изначально необходимо включить робота. Затем закрепить в захватном устройстве манипулятора карандаш или иглу и написать программу для переноса рабочего органа манипулятора из одной точки на координатной плоскости в другую. Для каждого варианта преподавателем задается расстояние между начальной и конечной точкой на координатной плоскости. Выставить минимальную мощность сервомотора манипулятора. Запустить программу. Определить координаты местоположения кончика карандаша или иглы, провести не менее десяти опытов. Выставить среднюю мощность сервомотора манипулятора, запустить программу, определить координаты местоположения кончика

карандаша или иглы, провести не менее десяти опытов. Выставить максимальную мощность сервомотора манипулятора, запустить программу, определить координаты местоположения кончика карандаша или иглы, провести не менее десяти опытов. Определить расстояние между начальной и конечной точкой на координатной плоскости для каждого опыта по формуле:

d =

, (6.1)

где (x₁, y₁) , (x₂, y₂) – координаты начальной и конечной точки на координатной плоскости.

Определить среднее значение расстояния между точками при фиксированной мощности по формуле:

d_ср =

, (6.2)

где d_i – расстояние между точками для одного измерения,

n – число измерений.

Рассчитать абсолютную и относительную погрешность среднего значения расстояния. Найдем погрешность для каждого измерения по формуле:

d_i= d_ср-d_i , (6.3)

Вычислим квадраты погрешностей для отдельных измерений (∆d_i)² и определим среднеквадратичную ошибку среднего арифметического по формуле:

S_d_ср =

, (6.4)

Если количество измерений меньше 30, то для расчета абсолютной ошибки вводится специальный коэффициент, зависящий от надежности и числа измерений, называемый коэффициентом Стьюдента. Определим коэффициент Стьюдента t для заданной надежности P=0.95 и числа произведенных измерений n=10 и найдем абсолютную ошибку по формуле:

∆d_ср=S_d_ср*t, (6.5)
Оценим относительную погрешность результата измерения по формуле:
ε=

. (6.6)
Результаты занести в таблицу 6.1. Построить график зависимости абсолютной погрешности среднего значения расстояния между точками от мощности сервомотора для каждого манипулятора.

Таблица 6.1 – Результаты эксперимента

Номер опыта	Режим работы, %	Координаты начальной точки, м	Координаты конечной точки, м	Расстояние между точками, м	Абсолютная погрешность, м

1. Какие параметры характеризуют динамические свойства роботов?

2. Охарактеризуйте NXT манипулятор по показателям, определяющим конструкцию роботов?

3. Охарактеризуйте EV3 манипулятор по показателям, определяющим конструкцию роботов?

4. Охарактеризуйте манипулятор Arduino по показателям, определяющим конструкцию роботов?

5. Какие параметры характеризуют технический уровень роботов?

6. Охарактеризуйте NXT манипулятор по показателям, определяющим технический уровень роботов?

7. Охарактеризуйте EV3 манипулятор по показателям, определяющим технический уровень роботов?

8. Охарактеризуйте Arduino манипулятор по показателям, определяющим технический уровень роботов?

9. Какой манипулятор является наиболее и наименее точным?

1. Расстояние между точками на координатной плоскости соответствует 0.18 м.

2. Расстояние между точками на координатной плоскости соответствует 0.26 м.

3. Расстояние между точками на координатной плоскости соответствует 0.34 м.

1 2 3 4 5 6

Номер опыта

Режим

работы

Масса груза, кг

Высота подъема, м

Время подъема, с

Среднее значение высоты подъема, м

Среднее значение времени подъема груза, с

	Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Изыскания и основы проектирования, автомобильных дорог. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы...		Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ... Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит...
	Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для... Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов по специальности 13. 02. 11 «Техническая эксплуатация...		Стандартное задание 7 Расширенное задание 8 Рекомендации по выполнению... Данное методическое пособие представляет собой руководство по установке и настройке необходимого программного обеспечения и выполнению...
	Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по курсу моделирование... Рассчитать коэффициенты передаточной функции управляемого объекта по заданным исходным данным		Составление энергетического паспорта предприятия Учебно-методическое пособие по выполнению практических и лабораторных работ для студентов по специальности 13. 02. 11 «Техническая...
	Учебно-методическое пособие по выполнению письменных работ по учебной дисциплине Красноярск Б 948 Преступления против общественной безопасности и общественного порядка: Учебно-методическое пособие по выполнению письменных...		Методическое пособие по выполнению практических работ по междисциплинарному курсу Методическое пособие предназначено для обучающихся по специальности 151901 Технология машиностроения
	Автор, заглавие (дата поступления) Арестова, Анна Владимировна. Теоретические основы автоматизированного управления. Автоматизация обогатительных фабрик [Текст] : учебно-методическое...		Автор, заглавие (дата поступления) Арестова, Анна Владимировна. Теоретические основы автоматизированного управления. Автоматизация обогатительных фабрик [Текст] : учебно-методическое...
	Учебное пособие по выполнению лабораторных работ разработано в соответствии... Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / И. П. Машкарева,...		Коновалов В. М. К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине... К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладное программное обеспечение». Выпуск М.: Мгту га, 2002 г. 36 с
	Методическое пособие по выполнению курсовых работ по дисциплине «web-дизайн... Методическое пособие по выполнению курсовых работ по дисциплине «Web-дизайн и Web-программирование» для студентов очной и заочной...		Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных и практических... Методические указания предназначены для студентов специальности 13. 02. 11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического...
	Учебно-методическое пособие по выполнению практических работ для... Учебно-методическое пособие по выполнению практических работ для студентов по специальности 13. 02. 11 «Техническая эксплуатация...		Учебно-методическое пособие по выполнению самостоятельных работ для... Учебно-методическое пособие по выполнению самостоятельных работ для студентов по специальности 13. 02. 11 «Техническая эксплуатация...

Руководство, инструкция по применению