Программная реализация алгоритмов управления антропоморфной роботизированной рукой. Разработка программы по уменьшению геометрических искажений для ИК-дальномеров. Разработка эскизной конструкторской документации на опытный образец антропоморфной роботизированной руки. Изготовление элементов опытного образца антропоморфной роботизированной руки. Изготовление опытного образца антропоморфной роботизированной руки.

Целью первого этапа работ является разработка прототипа антропоморфной руки, который служит для проведения предварительных испытаний программно-аппаратного комплекса. Для достижения поставленной цели текущего этапа работ необходимо выполнить: 1. Программную реализацию алгоритмов управления антропоморфной роботизированной рукой. 2. Разработать программы по уменьшению геометрических искажений для ИК-дальномеров. 3. Разработать эскизную конструкторскую документацию на опытный образец антропоморфной роботизированной руки. 4. Изготовить элементы опытного образца антропоморфной роботизированной руки. 5. Изготовить опытный образец антропоморфной роботизированной руки. Научно-технический продукт выполнен в виде многоосевого роботизированного манипулятора, основными механическими элементами которого являются: передвижная платформа, роботизированный локоть и кисть. Также составными частями устройства являются: плата управления, система распознавания образов и управляющий компьютер, оснащенный необходимым ПО. Манипулятор способен захватывать, поднимать, перемещать и сжимать объекты. Манипулятор реализует три рабочих режима: управление оператором, повтор движений оператора и автономный режим. Люфт между элементами не превышает 5 мм. Поворот основных узлов осуществляется в диапазоне 0-170°. Вес готового устройства: не более 50 кг. Габариты антропоморфной руки: не более 855х540х320 мм (в монтируемом состоянии). Роботизированный локоть способен выполнять поворот и перемещение кисти, выполняется в виде цилиндра, закрепленного на плоской подвижной платформе для горизонтального передвижения. Плата управления выполнена на основе микрокомпьютера, позволяющего формировать управляющие команды и отслеживать положение перемещаемых элементов. Плата управления позволяет роботизированному манипулятору функционировать в автономном режиме. Поворот основных узлов осуществляется в диапазоне 0-170°. Система распознавания образов позволяет считывать локомоции человека и передавать в управляющий компьютер для формирования движения виртуальной руки. Состоит из двух подсистем: 1) модуль типа Kinect v2 и 2) ИК-дальномеров. Управляющий компьютер осуществляет обработку поступающей информации с использованием разработанных алгоритмов и формирование управляющих команд для платы управления в режимах работы под управлением оператора и повторе движения. Бесконтактный захват движения оператора в режиме повтора движений и передача управляющих команд антропоморфному манипулятору осуществляется при помощи разработанного ПО. Минимальное необходимое расстояние от Kinect: 1,58 метра, разрешение сенсора: 1920x1080 рх, разрешение сенсора для измерения глубины пространства: 512х424, диапазон по измерению глубины: 0,5-4,5 метра, активное ИК-разрешение: 512х424, частота кадров: 30 кадров/с, время отклика: 33 мс. Электрическая схема включает в себя: блок питания, основную плату ESP32, блоки моторов STM, драйверы шагового двигателя и шаговые двигатели с редуктором, включенные в состав моторов, датчики давления. Внешний блок питания обеспечивает потребление энергии на уровне не выше 35 Вт/ч. Плата ESP32 представляет собой модуль с контроллером. На плате установлен процессор для обработки поступающих управляющих команд и обработки информации с блоков моторов STM. Благодаря разъему Type-C имеется возможность подключения ПК. Также установлен модуль Wi-Fi для беспроводной передачи служебной информации и управляющих команд на скорости до 10 Мбит/с. Драйвер шагового двигателя позволяет считывать служебную информацию об угловой скорости, точности позиционирования и исходного положения модуля роботизированной руки. Данная информация поступает на управляющее устройства для внесения корректировок при выполнении последующих команд и повышает точность их выполнения. Шаговые мотор-редукторы – это устройства, которые объединяют в себе два основных компонента: шаговый двигатель и редуктор. Шаговый двигатель отвечает за точное позиционирование: в ответ на электрические импульсы он поворачивается на определенные угловые шаги, то есть электрический сигнал преобразуется в механическое вращение. Редукторы в системе используются для снижения скорости вращения и увеличения крутящего момента. Кистевая часть манипулятора оборудуется тактильными датчиками на пальцах для определения давления на предмет и получения информации об упругих свойствах материала. В ходе работ изготовлены различные элементы системы, а именно: 1. Локтевая часть и корпус блока управления выполнены из износостойкого пластика. 2. Основные элементы корпуса многоосевого роботизированного манипулятора выполняется из PLA-пластика на 3D-принтере. Параметры печати деталей: 1. Установлен режим с максимальной температурой 223 °C. 3. Скорость печати установлена в диапазоне 200-300 мм/с для снижения вибрации оборудования и лучшего запекания пластика. 4. Толщина слоя была выбрана 0,20 мм для увеличения скорости печати и сохранения конструктивных особенностей деталей. Применяются металлические и пластиковые элементы для перемещения составных элементов системы. В ходе данного этапа НИОКР все поставленные задачи календарного плана выполнены в полном объёме.