РАЗРАБОТКА ВЕБ-СЕРВИСА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ, НАСТРОЙКИ И ОТПРАВКИ МАКРОПРОГРАММ ДЛЯ МАНИПУЛЯТОРА

ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ 11
1.1 Основные понятия 11
1.2 Методика разработки программы 15
1.3 Анализ литературных источников 16
1.4 Выбор методов и технологий написания веб-сервиса с использованием 3Д технологий 21
1.4.1 Обзор языка программирования и платформы веб-сервиса 21
1.4.2 Анализ подходящего framework для работы с 3D моделью 26
1.5 Обзор протоколов обмена данных 28
2 ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Обзор робота–манипулятора 30
2.2 Получения 3Д модели 34
2.3 Разработка веб–интерфейса 37
2.4 Разработка сервера приложения 57
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 62
3.1 Обзор работы веб–сервиса с роботом–манипулятором 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 66

Весь текст будет доступен после покупки

Тема исследования.
Тема данного исследования посвящена разработке системы дистанционного управления манипулятором для создания гибкой промышленной системы.
Данная система предназначена для формирования файла с координатами манипулятора, его последующей отправки с удаленного источника и приема, считывания полученных данных и дальнейшего выставления манипулятора на производстве в соответствии с ними.
Поставленная задача в рамках данной ВКР (выпускной квалификационной работы) – разработать систему, с помощью которой человек сможет дистанционно управлять манипулятором. Благодаря легкости в использовании и гибкости системы, её можно применить на большинстве малых и средних предприятиях, оборудованных автоматизированными конвейерными лентами.
Актуальность исследования.
Актуальность данного исследования определенно имеет смысл, так как, в настоящий момент, мы можем наблюдать яркий всплеск технологий, что приводит к автоматизации различных предприятий, складов, таких как: ozon, wildberries, lamoda и другие гиганты, путем использования различных мобильных робототехнических комплексов или промышленных манипуляторов. Ввиду последних событий, таких как пандемия, уход цифровых гигантов, нельзя исключать тот факт, что большинство профессий может перейти на удаленный формат, а также возможен сценарий того, что Kuka или Fanuc могут отозвать свои лицензии для использования на территории РФ. В настоящее время на российском рынке отсутствуют полностью независимые, готовые и дешевые решения, а именно системы дистанционного управления манипуляторами на предприятиях без участия человеческого фактора. Поскольку сейчас большинство систем управления манипулятором на производствах требуют непосредственного участия человека на производственном объекте. Разрабатываемая система позволит управлять манипулятором дистанционно, что в наше время как нельзя актуально. Проблема заключается в том, что любое предприятие может замедлить свою работоспособность, если человек, ответственный за настройку данной техники, не явится, в связи с неожиданным происшествием или ситуации (например, ввод карантина). Данная система лишена этих недостатков, хотя у неё присутствуют другие:
? Неоптимизированный код, написанный одним человеком, чья квалификация гораздо ниже производителей робота–манипулятора.
Объект исследования.
Объектом исследования является разработка веб-сервиса удаленного управления манипуляторами для автоматизации промышленных производств.
Предмет исследования.
Предметом исследования является веб-сервис, задачей которого является формирование, компиляция и отправка макропрограмм.
Цель исследования.
Целью данного исследования является разработка веб-сервиса для удаленного управления манипулятора, путем формирования, компиляции и отправка макропрограмм на манипулятор. Особенностью данного сервиса является легкость в управлении и способность работать удаленно. Для работы с данным сервисом достаточно иметь подключение к интернету с обеих сторон. Благодаря этому стоимость этой системы сильно снижается, и она становится доступна для большинства маленьких и средних предприятий.
Рабочая гипотеза исследования.
Рабочая гипотеза исследования строится на проблеме, цели и предмете исследования.
Можно сказать, что ее суть состоит в том, чтобы предоставить человеку возможность управлять манипулятором на предприятии достаточно эффективно, не выходя из дома, если:
? сделать удобный и понятный для пользователя интерфейс;
? учитывать рабочее пространство манипулятора при отображении 3Д модели на веб–странице, дабы не допустить ошибок при отправке макропрограмм на робота-манипулятора;
Исходя из цели и предмета исследования и основываясь на рабочей гипотезе, определяются задачи исследования:
? разработать веб-сервис с удобным и понятным интерфейсом для человека;
? выполнить сбор координат звеньев манипулятора, учитываю физику, степень свободы каждого звена и рабочее пространство манипулятора;
? написание протокола обмена данных
? выполнить сбор и анализ открытых литературных источников, которые имеют отношения к исследуемой проблеме, для поиска и анализа способов и методов написания удобного и понятного интерфейса веб–сервиса и протокола обмена данных;
Методы решения.
Методы решения задачи, в рамках выпускной квалификационной работы, как правило состоит из 4 основных задач:
– собрать и изучить теорию по выбранной теме
– провести ряд практических работ и собрать необходимые данные
– обработать, полученные в ходе исследования, материал
– сделать выводы на основе полученных результатов
Исходя из этих пунктов, вытекает необходимость в теоретических методах исследования (найти и проработать уже существующие аналоги) и практических методах (получить практическим путем собственные данные и проанализировать их).
В качестве теоретических методов решения в данной работе используются теоретический анализ данных, сравнение с аналогами, абстрагирование и моделирование. В качестве практического метода, что является более важными в ходе данной работы, так как благодаря ему и собираются данные для самостоятельного исследования, а также реализуется и сама научная новизна диплома, будут применяться веб-программирование для отображения интерфейса и протокол обмена данных, благодаря которому координаты с макропрограммы будут передаваться на робота-манипулятора.
Новизна и практическое значение исследования.
Когда речь заходит о производственных роботах или роботах-манипуляторах, то вам, скорее всего, на ум придет большое, крупное производство или проект, как например автоматизированный склад, наподобие Amazon, автоматизированный завод по сборке автомобилей или производстве деревообработке. Одним из основных минусов таких предприятий, на мой взгляд, является то, что нет возможности удаленно настроить оборудование. Естественно, существуют различные ПО (Програ?ммное обеспе?чение), но их дороговизна не позволяет малым и средним предприятиям воспользоваться их услугами. В связи с недавними событиями в мире, я задумался над тем, что можно автоматизировать в производстве, чтобы жизнь людей стала проще. Что не каждый работник может позволить себе, например в том же карантине? Явиться на предприятие для обслуживания сложной и важной техники.
Особенностью данного исследования является то, чтобы реализовать такой способ удобного и удаленного обслуживания техники, что позволит человеку, сидя на карантине или, находясь в отпуске с семьей, при срочной необходимости изменить макропрограмму манипулятора открыть веб–страницу и внести необходимые изменения. Новизна исследования заключается в том, что на рынке ещё не представлено достойных систем, которые смогли бы позволить человеку беспрепятственно зайти на веб–страницу в интернете и изменить положение производственного робота–манипулятора. Это даст значительное снижение цены такой системы, в сравнении с конкурентами. Данный вопрос актуален, на текущий момент, так как некоторые из малых и средних предприятий уже автоматизированы и используют у себя роботов–манипуляторов.
База исследования. Научно-производственная база, на которой осуществлялась исследовательская и проектно-конструкторская деятельность.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ
1.1 Основные понятия
Для дальнейшего прочтения и понимания работы приведу наиболее важные термины и определения.
Робот-манипулятор - это механизм с электронным управлением, состоящий из нескольких сегментов, который выполняет задачи, взаимодействуя с окружающей средой. Их также обычно называют роботизированными руками. Роботизированные манипуляторы состоят из узла звеньев и соединений. Звенья определяются как жесткие секции, составляющие механизм, а соединения определяются как соединение между двумя звеньями. Устройство, прикрепленное к манипулятору, которое взаимодействует с окружающей средой для выполнения задач, называется конечным эффектором.
Кинематическая пара – два звена, соединенные шарниром (подвижное соединение).
Кинематическая цепь манипулятора – представляет собой комбинацию пары кинематических пар.
Рабочий орган манипулятора – рабочим органом промышленного робота–манипулятора, предназначенный для непосредственного воздействия на объект манипулирования при выполнении технологических операций или вспомогательных переходов, представляет собой захватное устройство или рабочий инструмент.
Позиционирование – перемещение манипулятора в заданную точку, без следования определенно заданной траектории движения, определяется точностью позиционирования – отклонение рабочего органа от заданной точки при многократном повторении циклов перемещения.

Весь текст будет доступен после покупки

Steinmetz F. Intuitive task-level programming by demonstration through semantic skill recognition / F. Steinmetz, V. Nitsch, F. Stulp: IEEE Robotics and Automation Letters, 2019. - vol. 4, no. 4, p. 3742–3749. - DOI 10.1109/ LRA.2019.2928782.
2. Изучаем [javascript:] руководство по созданию современных веб-сайтов, 3-е изд. : Пер. с англ. - СпБ. : ООО "Альфа-книга'; 2017. - 368 с. : ил. - Парал. тит.
3. JavaScript и jQuery. Интерактивная веб–разработка / Джон Дакетт ; [пер. с англ. М. А. Райтмана]. – Москва : Издательство «Э» 2017. – 640 с. : ил. – (Мировой компьютерный бестселлер)
4. Титаев А. А. Промышленные сети. / А. А. Титаев. – Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2020. – 124 с.
5. Dirksen Jos Learning Three.js: The JavaScript 3D Library for WebGL. / Jos Dirksen. – : Packt Publishing, 2015. – 423 с.
6. Lewis F.L. Control of Robot Manipulators / F.L. Lewis, C.T. Abdallah, D.M. Dawson. – UK : Prentice-Hall, 1992. – 424 с.
7. Дакетт Д. JavaScript и jQuery. Интерактивная веб–разработка / Д. Дакетт. – Москва : «Э», 2017. – 640 с.
8. Колтыгин Д.С. Методика разработки программы управления роботом для робота-манипулятора / Д.С. Колтыгин, И.А. Седельников. – Москва : Научный вестник НГТУ, 2018. – 103-116 с.
9. Столлингс Вильям Компьютерные системы передачи данных / Вильям Столлингс. – UK : «Вильямс»,, 2002. – 928 с.
10. Энгель Е.А. Метод интеллектуальных вычислений для управления конфигурацией манипуляционного робота / Е.А. Энгель. – CA : УДК 681.3, 2002. – 127-136 с.
11. Белянин П.Н. Кинематические схемы, системы и элементы промышленных роботов / П.Н. Белянин. – Москва : Машиностроение, 1992. – 85 с.

Весь текст будет доступен после покупки