Файл: Основы робототехники.pptx

Основы проектирования

ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ

ЛЕКЦИЯ 3
Робототехника охватывает знания множества научных и инженерных дисциплин. Поэтому, когда планируется разработка робота, необходимо обладать некоторыми базовыми знаниями в этой области. В том числе размеры и сложность функционала робототехнического устройства влияет на объем этих знаний.
Конечно, не нужно знать все по всем этим дисциплинам, но знания основ робототехники поможет в создании лучших роботов и предотвратит возможные ошибки новичка в робототехнике.

Механика

Электроника

Компьютерное программирование

Механика

Электроника

Компьютерное программирование

Механика – (наука о машинах, искусство построения машин), наука о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между телами.

Механика

Электроника

Компьютерное программирование

Электроника - область науки и техники, занимающаяся созданием и практическим использованием различных устройств и приборов, работа которых основана на изменении концентрации и перемещении заряженных частиц (электронов) в вакууме, газе или твердых кристаллических телах, и других физических явлениях.

Механика

Электроника

Компьютерное программирование

Компьютерное программирование – это процесс написания перечня команд, которому должно следовать компьютерное устройство при решении возложенных на устройство задач.

Области наук

Механика

Как передаются силы между различными частями конструкции

Где находится центр тяжести

Трение

Положение, скорость, ускорение тела

Законы Ньютона

Инерция

В робототехнике знания по механике нужны, чтобы понимать физические явления:

Области наук

Электроника

Электронных компонентов

Аналоговых схем

Цифровой логики

Положение, скорость, ускорение тела

В робототехнике знания по электронике необходимы, чтобы понимать функционирование:

---

Области наук

Компьютерное программирование

Управляющие структуры (последовательность, выбор, итерация)

Типы данных (константы, переменные, целые, строковые и пр.)

Алгоритмы

Аппаратное управление (установка и чтение регистров, прерываний и пр.)

Логика

В робототехнике знания по компьютерному программированию нужны, чтобы понимать следующие явления:

Проектирование – в самом широком смысле процесс создания проекта, комплекса информации, описывающей прообраз предполагаемого или возможного объекта либо процесса.

Проектирование технического объекта – создание, преобразование и представление в принятой форме образца этого, еще не существующего, объекта.

Инженерное проектирование начинается при наличии выраженной потребности в некоторых технических объектах. Результатом проектирования, как правило, служит полный комплект документации, содержащей сведения, достаточные для изготовления объекта в заданных условиях.

Создание и использование технического объекта - сложный, многостадийный, часто повторяющийся процесс.

Разработка

ТЗ

на

НИР

НИР

ТЗ

на

ОКР

Разработка

и

изготовление

опытных

образцов

Испытание

и

приемка

Технологическая

подготовка

Производство

Эксплуатация

и

ремонт

Утилизация

Постановка

задачи

Проектирование

Доводка

Производство

Эксплуатация

ТЗ

на

ОКР

Разработка

технического

задания

Эскизный

проект

Технический

проект

Разработка

рабочей

документации

Испытание

опытных

образцов

Проектирование

Конструирование

Любое современное сложное техническое устройство есть результат комплексного знания.

---

Зачастую полный цикл проектирования называют НИОКР (Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы) комплекс мероприятий, включающий в себя как научные исследования, так и производство опытных и мелкосерийных образцов продукции, предшествующий запуску нового продукта или системы в промышленное производство.

---

Системный подход к проектированию

Принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей сложной системы с учетом их взаимодействия. Системный подход включает в себя выявление структуры системы, типизацию связей, определение свойств системы, анализ влияния внешней среды.

Предметом системотехники является, во-первых, организация процесса создания, использования и развития технических систем, а во-вторых, методы их проектирования и исследования.

Структурный

Блочно-иерархический

Объектно-ориентированный

В системотехнике можно выделить три основных подхода к процессу проектирования.

Структурный

Блочно-иерархический

Объектно-ориентированный

В системотехнике можно выделить три основных подхода к процессу проектирования.

Синтезирование вариантов системы из компонентов и оценивание этих вариантов. Основан на идее алгоритмической декомпозиции, где каждый блок системы выполняет один из этапов общего процесса.

Структурный

Блочно-иерархический

Объектно-ориентированный

В системотехнике можно выделить три основных подхода к процессу проектирования.

Использует идеи декомпозиции описания сложных объектов на иерархические уровни, вводит понятие стиля проектирования ,устанавливает связь между параметрами соседних иерархических уровней.

Структурный

Блочно-иерархический

Объектно-ориентированный

В системотехнике можно выделить три основных подхода к процессу проектирования

Рассматривает сложную систему как совокупность взаимодействующих друг с другом объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса. Такой подход наиболее перспективен при проектировании сложных систем.

Стадии проектирования

Техническое задание на НИР и проведение НИР

---

Порядок выполнения и эффективность ОКР

Техническое предложение.

При использовании любого из трех подходов к проектированию сам процесс проектирования разбивается на отдельные стадии проектирования.

Эскизное проектирование.

Техническое проектирование.

Рабочая документация.

Испытания и доводка.

Стадии проектирования

Техническое задание на НИР и проведение НИР

Порядок выполнения и эффективность ОКР

Техническое предложение.

При использовании любого из трех подходов к проектированию сам процесс проектирования разбивается на отдельные стадии проектирования.

Эскизное проектирование.

Техническое проектирование.

Рабочая документация.

Испытания и доводка.

Задачами этапа НИР (научно-исследовательских работ) являются: разрешение конкретных научных проблем для создания новых изделий; получение рекомендаций, инструкций, расчетно-технических материалов, методик; определение возможности проведения ОКР (опытно-конструкторских работ) по тематике НИР.

Стадии проектирования

Техническое задание на НИР и проведение НИР

Порядок выполнения и эффективность ОКР

Техническое предложение.

При использовании любого из трех подходов к проектированию сам процесс проектирования разбивается на отдельные стадии проектирования.

Эскизное проектирование.

Техническое проектирование.

Рабочая документация.

Испытания и доводка.

После завершения прикладных НИР при условии положительных результатов экономического анализа, приступают к выполнению опытно-конструкторских работ (ОКР). Ее основная задача - создание комплекта конструкторской документации для серийного производства.

Стадии проектирования

Техническое задание на НИР и проведение НИР

Порядок выполнения и эффективность ОКР

Техническое предложение.

При использовании любого из трех подходов к проектированию сам процесс проектирования разбивается на отдельные стадии проектирования.

Эскизное проектирование.

Техническое проектирование.

Рабочая документация.

Испытания и доводка.

В ходе разработки ТП осуществляется выявление дополнительных или уточненных требований к изделию, его техническим характеристикам и показателям качества, которые не могут быть указаны в ТЗ: проработка результатов НИР; проработка результатов прогнозирования;

---