Студент ИРНИТУ Андрей Дук создает конструкцию манипулятора промышленного робота и аналог экзоскелета, работающих на основе гидроцилиндров. Устройства относятся к безлюдным технологиям и призваны облегчить труд человека в машиностроительном производстве, ликвидации последствий пожаров и стихийных бедствий.
Отметим, что уроженец Узбекистана Андрей Дук обучается на третьем курсе Института авиамашиностроения и транспорта. Темой развития автоматизированных технологий студент заинтересовался на лекциях по механике манипуляционных устройств, которые преподает профессор Борис Пономарев. По словам студента, на занятиях он узнал о том, что в современной робототехнике все большую популярность набирает инновационная концепция безлюдных технологий, в основе которой лежат современные высоко оснащенные роботизированные системы. Особое место в работе таких систем занимают манипуляционные роботы. Благодаря наличию захватывающих устройств, они способны действовать подобно человеческой руке. Физические свойства таких машин позволяют применять их в широком круге задач, с разнообразным объемом рабочей зоны, большой массой и габаритами грузов.
Результатом обучения стал проект, который студент развивает по двум направлениям. В рамках курсовой работы Андрей создал чертеж прототипа манипулятора промышленного робота, предназначенного для перемещения тяжелых объектов, сварочных работ и механической обработки деталей. Основу агрегата составят несколько гидроцилиндров, соединённых между собой шарнирами. Предполагается, что каждое цилиндрическое звено механизма будет выдвигаться за счет давления гидравлической жидкости. Одним из важнейших элементов манипулятора является захватное устройство - рычажный параллелограмм, отдаленно напоминающий человеческую кисть, он приводится в движение пневмоцилиндром.
По словам Андрея, манипулятор промышленного робота может составить конкуренцию эластичным роботизированным мышцам, недостатками которых являются низкая максимальная нагрузка, меньшая надежность, сложность производства.«Благодаря большой подвижности и отсутствию рычажной конструкции, при сварке сложных элементов, таких как, например, корпус автомобиля, прибор сможет приближаться к деталям, не задевая авто и проваривая ранее труднодоступные зоны без использования дополнительных механизмов. Совместная работа гидроцилиндров обеспечивают передвижение устройства в шести степенях свободы, а наличие девяти и более ступеней позволит расширить рабочую область с полусферы до сферы, т.е. агрегат сможет разворачиваться на 360 °, а также захватывать предметы, находящиеся у основания манипулятора», - сообщил студент.
В ближайшее время Андрей планирует провести первые эксперименты по сборке прототипа манипулятора на основе трехмерной модели. Для изготовления опытного образца потребуются поливинилхлоридовые трубы (ВПХ). Затем студент займется созданием специальной компьютерной программы по управлению роботом.
Как добавил Андрей Дук, следующим направлением развития проекта в области безлюдных технологий станет создание конечностей экзоскелетона. Отметим, что экзоскелетонами называют механические костюмы, дублирующие опорно-двигательную систему человека и многократно увеличивающие его физические возможности. Впервые идеей создания подобных устройств ученые заинтересовались в 1960-е годы. Некоторые известные европейские автопроизводители уже используют экзоскелетоны для решения рутинных задач, требующих от работников большого напряжения или физической силы при переноске грузов. Современные экзоскелетоны работают при помощи специальных датчиков.
Андрей Дук предлагает сконструировать скафандр, который подобно манипулятору промышленного робота будет состоять из гидроцилиндров. Средний вес такого костюма, как утверждает молодой исследователь, составит от 50 до 350 кг. Однако из-за постоянно циркулирующей внутри цилиндров жидкости, человек, надевший такую конструкцию, не станет испытывать больших нагрузок на суставы. Свободное движение обеспечат шарнирные соединения и небольшой размер каркаса.
«Жидкость начнет перемещаться в полых цилиндрах за счет гидрокомпрессора с литий-ионными аккумуляторами, который я предлагаю закрепить со стороны спины. Человеку придется лишь управлять эксзоскелетоном, который выполнит работу сам. Я думаю, что устройство может стать незаменимым в работе МЧС, например, при поиске пострадавших, находящихся под завалами. Спасатели в экзоскелетоне с легкостью пройдут там, где рискованно применять многотонную гусеничную технику. Подобное устройство имеет большие перспективы для использования в оборонных целях», - отмечает разработчик.Напомним, что в конце мая Андрей Дук стал серебряным призером II межвузовского Чемпионата WorldSkills Russia-2018 («Молодые профессионалы») в компетенции «Промышленная робототехника». Молодой человек быстро справился с заданием, написав компьютерную программу, при помощи которой промышленный робот «KUKA» выполнил фрезерование по контуру, просверлил отверстия и зачистил поверхность предполагаемых деталей.
Ольга Балабанова
