Компьютерное моделирование компонентов робототехнических устройств при изготовлении на 3D принтере


https://doi.org/10.7463/aplts.0516.0848154

Полный текст:


Аннотация

Статья посвящена актуальной проблеме:

 «Компьютерное моделирование компонентов робототехнических устройств при изготовлении на 3D принтере» освещает проблему компьютерного моделирования на основе технологии когнитивного программирования компонентов робототехнических устройств. Тема статьи актуальна, поскольку компьютерное моделирование силомоментных и точностных характеристик компонентов роботов с учетом свойств и условий их изготовления из полимерных и металлических материалов имеет первостепенное значение для программирования и изготовления на 3D принтерах.  Использовались два вида технологий аддитивного производства

  1. FDM (Fused deposition modeling) — послойное выращивание изделия из расплавленной пластиковой нити
  2. SLM (Selective laser melting) — селективное лазерное спекания металлических порошков.

Что в свою очередь создает: 

  • условия для сокращения использования дорогостоящего оборудования.
  • снижения веса и увеличения прочности при применении бионического дизайна за счет оптимизации решетчатых структур.
  • позволяет производить математическое моделирование отдельных компонент роботехнических и других устройств с учетом необходимых характеристик.
  • 3D печать позволяет создать уникальные детали, которые не возможно получить другими известными методами.

В статье ставилась цель подтвердить возможность обеспечения прочностных и точностных характеристик корпуа  при печати из полимерных и металлических материалов на 3D принтере. Основной упор  в своих исследованиях делается на математическое моделирование на основе технологии когнитивного программирования с помощью аддитивных технологий, так как полученные оптимизированные конструкции, как правило, невозможно изготовить на современных  станках с ЧПУ управлением.

Последнее дает возможность создавать код программ, который будет понятен другим разработчикам без затрат,  дополнительного времени на освоение, адаптацию и внедрение.

Российские предприятия с каждым годом все более активно используют системы для 3D-печати в машиностроении в авиакосмической индустрии, научных целях. Станки для аддитивного производства, грамотно встроены в производственный цикл, позволяет не только сократить издержки и сэкономить время, но и начать выполнять более сложные задачи.

Возможность быстрого понимания написанного кода программы другими пользователями и адаптация к другим проектам создает предпосылки для получения хорошего экономического эффекта, прочности за счет использования уже готовых проектов или моделей стандартных форм. Это возможно, поскольку технология 3D позволяет на основе данных о трехмерном сканировании макета детали получить цифровую копию, которая будет адаптирована для дальнейшей реализации на принтере 3D в любом возможном проекте с учетом спецификации каждого проекта.

Анализ этих проблем дает импульс для дальнейших исследований в области технологии машиностроения и робототехники.

Вывод: Происходил процесс моделирования и бионического дизайна корпуса, закрепления происходило по тоцовому сечению. Запас прочности для корпуса (вариант 1) изготовленного из металическаго порошка достаточен. Как видно из двух предложенных вариантов корпуса устройства, более предпочтителен вариант №1, поскольку вариант №2 изготовленный из ABC пластика обладает потенциалом разрушения в местах точек крепления.


Об авторе

М. А. Киселев
Государственный научный центр Российской Федерации «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики», Санкт-Петербург
Россия


Список литературы

1. Александрова В.В. Компьютерное моделирование и симуляция трехмерных тел, фигур и сцен: учеб. пособие. СПб.: Анатолия, 2008. 131 с.

2. Александров В.В., Сарычев В.А. Цифровые программируемые технологии // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2010. Т. 8. № 11. С. 3 – 9.

3. Александров В.В., Александрова В.В., Зайцева А.А., Хурс С.П. Цифровая технология 3D-промышленного производства // Труды конф. «Региональная информатика (РИ-2010)». СПб.: СПОИСУ, 2011. С. 207−210.

4. Брехов О.М., Корнеенкова А.В., Кордовер К.А., Мухин Н.Ю., Орлова Е.А., Тузов И.В. Методика быстрого прототипирования аппаратно-программного комплекса на основе технологического базиса ПЛИС большой емкости и настраиваемых библиотек // Успехи современной радиоэлектроники. 2012. № 1. С. 91 − 96.

5. Городняя Л.В. Основы функционального программирования: учеб. пособие. М.: Интернет-Университет информационных технологий, 2004. 272 с.

6. Зленко М. Технологии быстрого прототипирования – послойный синтез физической копии на основе 3D – CAD – модели // CAD/ CAM/ CAE Observer. 2003. № 2 (11). С. 2 – 9.

7. Можаров М.С., Коткин С.Д. О развитии содержательной линии «Моделирование и формализация» в школьном курсе «Информатика и ИКТ» // Информатика и образование. 2010. № 4. С. 95 – 99.

8. Робототехника и гибкие автоматизированные производства: учеб. пособие. В 9 кн. Кн. 5. Моделирование робототехнических систем и гибких автоматизированных производств / С.В. Пантюшин, В.М. Назаретков, О.А.Тягунов и др.; под ред. И.М. Макарова. М.: Высш. шк., 1986. 175 с.

9. Чикурова Е.И. Особенности когнитивного стиля программистов // Психология XXI века: Материалы Междунар. науч.-практич. конф. молодых ученых. СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2011. С.420-421.

10. Persson A.S.K., Andersson M., Oden A., Sandborgh-Englund G. Computer aided analysis of digitized dental stone replicas by dental CAD/CAM technology // Dental Materials. 2008. Vol. 24. № 8. Р. 1123 − 1130. DOI: 10.1016/j.dental.2008.01.008

11. Designmation: Making of Avatar − Use of Autodesk MotionBuilder // http://designmation.blogspot.ru/2010/02/making-of-avatar-use-of-autodesk.html

12. Лопота А.В., Юревич Е.И. Этапы и перспективы развития модульного принципа построения робототехнических систем // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2013. № 1. С. 98 – 103.

13. Экстремальная робототехника. Нано-, микро- и макророботы (ЭР–2009): Материалы XX междунар. науч.-техн. конф. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. 390 с.

14. Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде MSC.visualNastran для Windows: М.: НТ-Пресс, 2004. 552 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Киселев М.А. Компьютерное моделирование компонентов робототехнических устройств при изготовлении на 3D принтере. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2016;(5):1-16. https://doi.org/10.7463/aplts.0516.0848154

For citation: Kiselev M.A. Computer Simulation of Robotic Device Components in 3D Printer Manufacturing. Machines and Plants: Design and Exploiting. 2016;(5):1-16. (In Russ.) https://doi.org/10.7463/aplts.0516.0848154

Просмотров: 286

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-592X (Online)