Робототехника в ЮЗГУapple.erasmus.plus/wp-content/uploads/2018/09/... ·...

Робототехника в ЮЗГУ

Кафедра механики, мехатроники и робототехники

Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

Естественно-научный факультет

1

Состав кафедры 4 д.т.н., профессора

12 к.т.н., доцентов и старших преподавателей

3 докторанта

Более 10 аспирантов

20 магистрантов

Около 100 студентов-бакалавров

•Научно-исследовательская лаборатория «Современные методы и робототехнические

системы для улучшения среды обитания человека»

• Научно-образовательный центр «Управляемые вибрационные процессы, технологии и

машины» (совместно с ИМАШ им. А.А. Благонравова РАН

• НОЦ "Мехатроника и микросистемная техника" им. проф. П.А. Алабужева

• НОЦ "Мехатроника и Прибор" (на базе АО «Авиавтоматика им. В.В. Тарасова»)

• научная лаборатория нано-и микроробототехники

• учебная лаборатория бытовых мехатронных систем

• учебная лаборатория автомобильной мехатроники

• научная лаборатория вибрационных технологий

• научная лаборатория роботов и мехатронных устройств

• лаборатория мехатронных устройств в пищевой промышленности 2

•Технический

университет г.

Ильменау, Германия

(Illmenau, Germany)

Технический


Кассино, Италия

(Cassino, Italy)

•Национальный

институт прикладных

наук, г. Ренн, Франция

(Rennes, France)

•Технический


Харбин, Китай

•Корейский

технологическ

ий университет

ЦНИИ РТК НПО «Андроидная

техника»

Институт

машиноведения РАН

Институт проблем

механики РАН

Национальный Медико-хирургический

Центр им. Н.И. Пирогова

ФГБОУ ВО «Курский

государственный

медицинский университет»

Минздрава РФ ФГУП "18 ЦНИИ"

МО РФ

МО РФ КРЭТ

•Московский

государственн

ый технический

университет им

Н.Э.Баумана

Сотрудничество

3

Направления подготовки

За годы работы кафедры

подготовлено:

Бакалавриат

Магистратура

Аспирантура

Докторантура

Математика и механика (профиль «Динамика, прочность машин,

приборов и аппаратуры)

Машиностроение (профиль «Роботы, мехатроника и

робототехнические системы)

Доктора технических наук – 3

Кандидаты технических наук – более 100

Магистры – более 60

Специалисты – более 270

Бакалавры – более 200

Диссертационные советы : Спец. 01.02.06 (с 1991 по 2015 гг.)

Спец. 05.02.05 (совместно с ОГУ и БГТУ – открытие в 2019 г.)

Мехатроника и робототехника

4

Достижения

Гранты РНФ, РФФИ, Минобрнауки РФ и др.

Хоздоговорные темы НИИИ г. Балашиха, АО «Авиаавтоматика» г. Курск и др.

Планируемые проекты (2017-2020):

Министерство Обороны (проект «Корсет»)

ВМФ (проект «Пиранья»)

ФПИ (аванпроекты: «Техническое зрение экзоскелета» , «Машущее крыло»)

•Монографии – 8

•Учебные пособия – более 30

•Научные статьи – более 500

•(в т.ч. Scopus и WoS – около 50)

•Патенты – более 250

Кафедра регулярно проводит:

Международную научно-техническую конференцию

«Вибрационные технологии, мехатроника и управляемые

машины» (с 1993 г. проведено 12 конференций)

Международные семинары и научные школы по мехатронике,

робототехнике и проблемам механики 5

Роботы наземного

базирования

6

www.lab.swsu.ru www.exomed.org

ШЕСТИКОЛЕСНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ

РОБОТ «X6WD»

Шестиколесный мобильный робот

«x6wd», оснащенный системой

манипуляторов.

•Высокая проходимость

•Изображение с бортовой камеры

транслируется в режиме реального

времени

Решаемые задачи:

•Мониторинг состояния окружающей среды

•Разведка территорий

•Наблюдение за удаленными и труднодоступными местами

•Транспортировка грузов к опасным объектам

•Использование во время чрезвычайных происшествий

7


ОДНОКОЛЕСНАЯ

СИСТЕМА РОБОТ-ШАР

Технические характеристики:

• диаметр 0,3 м

• скоростью около 5 м/с. 8

Двухколесные автономные

устройства типа “тросоход”


МНОГОЗВЕННЫЕ МОБИЛЬНЫЕ

РОБОТЫ

I II III IV I

10


ДВУХЗВЕННЫЙ ЧЕРВЕПОДОБНЫЙ МИКРОРОБОТ

ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ТРУБАХ МАЛОГО

ДИАМЕТРА

11

ДВУХЗВЕННЫЙ РОБОТ ДЛЯ МОНИТОРИНГА

ТРУБОПРОВОДОВ

12

ТРЁХЗВЕННЫЕ ПОЛЗАЮЩИЕ РОБОТЫ

13

ВАКУУМНЫЕ РОБОТЫ ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ

ПО ВЕРТИКАЛЬНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ

Односекционный Двухсекционный

14

Макет разгонного модуля прыгающего аппарата

1 – основание,

2 – стойка,

3 – кулачок,

4 – двигатель,

5 - редуктор,

6 - толкатель,

7 - крепление,

8 - стопа,

Направляющие качения Направляющие скольжения

9 – стержень,

10 - крепление,

11 – пружина,

12 – пластина,

13 – ось,

14 - ролик

ПРЫГАЮЩИЙ РОБОТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ

ОПЕРАЦИЙ


•максимальная высота прыжка - 1м

•грузоподъемность - до 1 кг

•масса робота до 0,6 кг


16

Роботы подводного


17

Бионические плавающие роботы


БИОНИЧЕСКИЕ ПЛАВАЮЩИЕ РОБОТЫ

• Сухая масса: 15 кг;

• Полезная нагрузка: до 5 кг;

• Максимальная глубина

погружения: 30 м;

• Полностью автономный;

• Время работы: до 6 ч.

• Сухая масса: 22 кг;

• Полезная нагрузка: до 10 кг;

• Максимальная глубина

погружения: 50 м;

• Полностью автономный;

• Время работы: до 8 ч.

Автономные подводные роботы могут быть использованы для мониторинга

текущего состояния гидросферы, а также для осмотра и ремонта гидротехнических

сооружений и конструкций. Обладая повышенной манёвренностью и

компактностью конструкции, роботы данного типа могут эксплуатироваться в

малых водоёмах, доставлять и устанавливать датчики контрольно-измерительной

аппаратуры, осуществлять забор проб грунта и воды. 20

21

Форма шумового сигнала

бионического движителя

АНПА и его спектр. Средний

уровень шума 58 дБ.

Движение робота в мелководном

бассейне

ТРЕХЗВЕННЫЙ РЫБОПОДОБНЫЙ

РОБОТ

Трёхмерная модель

разработанной конструкции робота

ПОДВОДНЫЙ РОБОТ GLIDER

Обозначения:

1 – насосы системы погружения,

2 – балластная ёмкость,

3 – привод,

4 – подвижная внутренняя масса,

5 – защитный колпак,

6 – основная платформа. 22


ПОДВОДНЫЕ РОБОТЫ С ВИНТОВЫМИ

ДВИЖИТЕЛЯМИ

•Сухая масса: до 50 кг;

•Максимальная подводная

скорость: до 6 м/с;

•Оснащён глобальной и

локальной навигационными

системами;

•Полностью автономный;

•Максимальная глубина

погружения: до 30 м;

•Время работы: до 24 ч.






системами;




•Время работы: до 10 ч.






системами;




•Время работы: до 18 ч. 23

Области применения:

новый автономный транспортный модуль

подводника;

наблюдение, идентификация, доставка полезного

груза;

поддержка аварийно-спасательных и обзорно-

поисковых работ;

исследование акваторий в течение длительного

времени;

транспортировка и эвакуация раненных.

АВТОНОМНОМНЫЙ ПОДВОДНЫЙ РОБОТ

ЭКЗОСКЕЛЕТНОГО ТИПА

24

Особенности:

внешний костюм экзоскелетного типа;

установленный комплект газобаллонного оборудования;

возможности установки бионического малошумного

движителя в нижней части;

система автоматического и теле-управления;

режимы «шагания по дну» и «движения в воде».

25

Роботы воздушного


26

КОНВЕРТОПЛАН-ТРИКОПТЕР В основу конструкции конвертоплана входит трикоптер с тремя коаксиальными

электродвигателями. Конструкция состоит из фюзеляжа, устройств вращения лопастей

(рычажный и поворотный) и стреловидного крыла.

Общий вид конвертоплана

27


Габаритные размер – 120x110x50 см

Масса робота (максимальная) – 3 кг

Скорость полета при взлете и посадки –

10 м/с

Скорость полета в самолетном режиме

(максимальная) – 25 м/с.

Дальность управления: не более 3 км

Время полета: 30 мин

Полезная нагрузка: 1 кг

ОБЩИЙ ВИД ПРОТОТИПА КОНВЕРТОПЛАНА

28

БПЛА конвертоплан

Использование БПЛА позволяет производить аэросъёмку и передавать, в

режиме реального времени, полученные данные на командный пункт. Малые

размеры таких аппаратов, дают возможности скрытого проникновения на

закрытые территории.

Технические

характеристики БПЛА

конвертоплан:

•Максимальная дальность

полета - 120 км;

•Грузоподъемность - до 3 кг;

•Максимальная скорость

полета - 60 км/ч;

•Время полета- до 2 часов;

29

Изготовление макета трикоптера


БПЛА ТРИКОПТЕР

Использование микроБПЛА позволяет производить

аэровидеофотосъёмку и передавать, в режиме реального

времени, полученные данные на командный пункт. Малые

размеры таких аппаратов, дают возможности скрытого

проникновения на закрытые территории.

Технические характеристики

БПЛА трикоптер:

•максимальная дальность полета -

10 км


•максимальная скорость полета - 25

км/ч

•время в воздухе - до 20 минут

31


БПЛА ТРИКОПТЕР

Использование микроБПЛА позволяет производить аэровидеофотосъёмку и

передавать, в режиме реального времени, полученные данные на командный пункт.

Малые размеры таких аппаратов, дают возможности скрытого проникновения на

закрытые территории.

Технические характеристики

БПЛА трикоптер :

•максимальная дальность полета -

10 км


•максимальная скорость полета - 25

км/ч

•время в воздухе - до 20 минут


БПЛА С МАШУЩИМ КРЫЛОМ

На данный момент созданы математические основы и

инструментальные средства проектирования малых БПЛА с крыльями,

осуществляющими машущее движение (махолет) для мониторинга и

разведки

Технические

характеристики БПЛА с

машущим крылом:

• максимальная дальность

полета - 3 км

•грузоподъемность – до 1 кг

•максимальная скорость

полета – 20 км/ч

•время в воздухе - до 20

минут

33

Экзоскелеты военного,

медицинского и

промышленного

назначения

34

Модельный ряд экзоскелетов

Экзоскелет тяжелая

серия (ExoHeavy) 6

степеней свободы, 8

сервоприводов

Экзоскелет

расширенная

тяжелая серия

(SuperExoHeavy)

22 степени

свободы, 20

сервоприводов

Экзоскелет легкая

серия (ExoLite)

10 степеней

свободы,

10 сервоприводов

Экзоскелетная

измерительная

система

(ExoMeasurer)

12 степеней

свободы

Экзоскелет супер

легкая серия

(SuperExoLite)

2 степени

свободы, 2

сервопривода

35

Классификация экзоскелетов по

распределению энергии

36

Многофункциональный комплекс для

механотерапии локтевого сустава ExoArm Устройство для реабилитации

и тренировки ExoArm предназначен для

осуществления механотерапии кисти

и предплечья у пациентов после переломов

или мышечных разрывов в области

локтевого сустава, после

эндопротезирования, артроскопии и

артротомии, при остеосинтезе.

Тренажер ExoArm можно использовать для

восстановления и тренировки сухожилий в

пост операционный период.

В настоящее время прототип ExoArm предлагается для предклинических испытаний на

базе центра функциональной реабилитации Аквила в Курске.

Реабилитационное устройство ExoArm. Устройство обеспечивает адаптивный,

непрерывный, точно настраиваемый процесс реабилитации, повышая эффективности и

сокращая сроки восстановления двигательной функции. 37

Многофункциональный комплекс для

механотерапии локтевого сустава

ExoArm

38

Экзоскелетная измерительная система

ExoMeasurer (2013)

ExoMeasurer - измерительный комплекс. ExoMeasurer предназначен для исследователей в области биомеханики нижних конечностей человека в процессе ходьбы, вставания и других действий, характерных для повседневной жизни. Данный комплекс позволяет в режиме реального времени демонстрировать анимацию движений человека, выводить данные с датчиков, а так же сохранять данные в файл для их последующей обработки и использования.

Особенности системы:

•12 вращательных степеней свободы (по 6 на каждую ногу)

- 3 степени свободы в голеностопном суставе

- 1 степень свободы - сгибание в колене

- 2 степени свободы позволяют изменять положение бедра относительно туловища в продольном и боковом направлениях

• Точность измерения 0,1º

• Масса устройства 5,5 кг

39

Система робот – ассистирующей

вертикализации ExoHeavy (2014) ExoHeavy - экзоскелет, обеспечивающий вертикализацию пациентов. ExoHeavy предназначен для работы с пациентами любой комплекции, весом до 150 кг. Использование ExoHeavy в реабилитационных центрах позволит снизить нагрузку на медицинский персонал, упростит проведение реабилитационных процедур с обездвиженными пациентами, с повышенной массой тела

Особенности экзоскелета:

• Гарантированная устойчивость за счет применения адаптивной системы управления; •Прецизионная точность движения приводов, повышающая комфорт и безопасность процедур; •Возможность создания индивидуальных программ движения экзоскелета.

40

Реабилитационный экзоскелет ExoLite

Преимущества

экзоскелета: • Вертикализация;

• Двухкоординатный

тазобедренный сустав;

• Интеллектуальная система

управления основанная на

ZMP – методе;

• Технология генерации

движения в процессе

вставания на основе

решения обратной задачи

кинематики в сочетании с

методами сохранения

баланса;

• Индивидуальная настройка

размеров;

• Антропоморфный дизайн.

Ассистирующий экзоскелет ExoLite

(2015)

ExoLite - экзоскелет, предназначен для расширения функциональных возможностей за счет придания мобильности для людей с повреждением опорно-двигательного аппарата.

Возможности экзоскелета:

• Использование без опоры на костыли;

• Ходьба по горизонтальной и наклонной

поверхностям;

• Автоматическая вертикализация и

стабилизация;

• Время автономной работы до 4 часов;

• Рассчитан на пользователя весом до 85 кг;

•и ростом от 1,6 до 1,86 метров.

Реабилитационный комплекс ExoLite

Rehab (2017)

Ассистирующий экзоскелет

промышленного назначения



•масса – 7 кг

45

Рентгенозащитная одежда

Воздействие рентгенозащитного

фартука на человека

Воздействие рентгенозащитного фартука

при использовании экзоскелета

Манипуляторы

52

Проведении замены хрусталика при

катаракте с помощью робот -

ассистирующего комплекса

офтальмолога РАСКОМО проект 2017

Автоматизированное рабочее

место хирурга офтальмолога

(АРМХО)

Роботизированный исполнительный

модуль (РИМ) при робот -


офтальмолога РАСКОМО проект

2017

Общий вид робот-


офтальмолога РАСКОМО проект

2017

53

Выполнение надреза на

установке РАСКОМО

(прототип) с помощью

скальпеля

Общий вид

инструмента,

установленного на

револьверной головке

Общий вид экспериментальной

установки РАСКОМО

(прототип)

54


Автоматическая вязальная

машина предназначена

для создания плоского, круглого и

комбинированного полотна из

различных материалов, в частности

кевлара и углепластика.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ

СОЗДАНИЯ ПРОСТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИТЕЙ

55

Контактная информация

• Кафедра механики, мехатроники и

робототехники

• Зав. кафедрой – заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор

Яцун Сергей Федорович

• г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94, ауд. Г-218

• тел. (4712) 22-26-26, факс (4712) 22-26-26

• [email protected]

• www.mechatronics.kursk.ru

56

Робототехника в ЮЗГУapple.erasmus.plus/wp-content/uploads/2018/09/... ·...

Documents