Search

The rapid development of educational technologies requires the active involvement of new means and effective teaching methods. One of the innovative tools of learning in the field of robotics is the use of robot simulators in the educational process, which open up many opportunities for better assimilation of knowledge and development of practical skills among students. Robot simulators are software complexes that allow you to visualize and simulate the behavior of real robots. With these tools, students can: • program robots in a virtual environment, test code and debug without the risk of damaging real equipment; • to study robotics and the principles of robot operation, exploring different types of sensors, actuators and algorithms of robot behavior; • to solve problems in various fields, such as production automation, logistics, construction, etc.; • practices your skills in a safe and controlled environment. Among the benefits of using robotic simulators are next: • availability for a large number of students, as simulators are much cheaper than real jobs; • safety, as the virtual environment eliminates the risks associated with working with real robots; • flexibility that allows students to work at their own pace, explore different scenarios and experiment with different parameters; • interactivity with a realistic 3D-environment and visualization. This work presents an overview and analysis of software that allows modeling robot control systems and simulating their operation for various algorithms. A review and analysis of the proposed software tools for simulating robotic systems, which are used to teach bachelor's and master's degree students in the specialties of "Computer Science", "Information Systems", "Industrial Mechanical Engineering" and "Applied Mechanics" and have proven their effectiveness and effectiveness in distance learning at the Kyiv National University of Construction and Architecture.

Industrial manipulators have to become an integral part of modern construction production, playing a key role in the automation and optimization of production processes. When designing and using industrial manipulators, it is important to know the various parameters that interact with each other and affect the overall productivity and efficiency of the production line in which industrial manipulators operate. In the design of the robot process and construction production, it is necessary to know the technical requirements that need to be met by the robot system. Therefore, when designing industrial robots and manipulators, it is necessary to take into account the shape, dimensions, and weight of the building structures with which the industrial robot will work, as well as their physical and mechanical properties. These parameters will determine the general scheme and layout of the robot's components, the design of the clamping device and clamping force, the type of drive and its control principle. This paper is devoted to the identification of regularities between the main technical parameters of reach and lifting capacity of general-purpose industrial manipulators. Regression analysis with the use of hyperbolic and cubic splines is applied. The regression equations were solve based on the minimization of the total squared deviation of the correlation function. The results of the work will be useful for developers of industrial robots and researchers who are engaged in the development of robotic technological lines and productions.

In this work, the problem of modeling the kinematic parameters of a jaw crusher with a simple movement of the jaw was consider. The dynamic model of the jaw crusher was consider as a flat articulated-lever closed mechanism. The crushing mechanism of the jaw crusher with a simple movement of the cheek modeled as a mechanism with five moving links and six rotary joints of the fifth mobility class, with the eccentric shaft modeled as a crank and the rotary jaw modeled as a rocker arm. The kinematic chain of the crank and the movable cheek was consider separately. Using vector equations, the interdependencies between the moving elements of the adopted kinematic scheme of the jaw crusher model were determined. Since this scheme has one degree of mobility, the functions of the position of all moving links of the given kinematic scheme were find, depending on the angle of rotation of the drive crank. Rotation angles was define in the Cartesian coordinate system relative to the horizontal plane. In this work, using the obtained kinematic equations, the proposed simulation model of the jaw crusher was investigate and compared with a real SMD-117 machine using its typical dimensions. The functions of the changes in the angles of rotation of the links of the kinematic scheme of the jaw crusher and their angular velocities obtained in the course of the research are important in the future for studies of the dynamics of such machine structures. Comparative data showed how the mechanism of changing kinematic parameters was implement in the design of the real SMD-117 machine.

Loading and unloading operations are an integral part of the technological process of construction. Cranes of various types are mostly used to perform these works. In modern industrial and civil construction, tower cranes of the stationary type are widely used, which are used in the construction of various types of structures and buildings. Today, it is impossible to imagine a panorama of a city or a fairly large rural village without the upward, light openwork silhouettes of tower cranes. They are clearly visible against the background of new residential buildings, wherever progressive changes are taking place, where construction is underway. More than 200,000 tower cranes are used on construction sites in the country today. But when using tower cranes, special attention must be paid to their operation in adverse conditions, because they are mechanisms of increased danger. One of the important factors in the unfavorable conditions during the full-scale Russian invasion of Ukraine was the shock waves that arise as a result of missile strikes. These shock waves, in turn, cause air pressure and oscillations on the Earth's surface and cause certain seismicity. To ensure trouble-free operation and increase the reliability of tower cranes, it is important to take into account dynamic loads, which are several times greater than static loads, when calculating structures and components of their working equipment. Ensuring the stability of stationary tower cranes, especially in the conditions of martial law, is one of the important theoretical and practical tasks. The most important aspect of solving this problem is ensuring stability under the conditions of air shock waves, which cause the effect of dynamic loads on the metal structures of the crane.

Двигун внутрішнього згоряння – це силова система, що застосовується в багатьох видах машин в галузі будівництва. Складна економічна ситуація навколо нафтопродуктів, пов’язана з їх дефіцитом, і сучасні стандарти екологічної безпеки вимагають переходу на альтернативні джерела енергії та пошуку шляхів модернізації двигунів внутрішнього згоряння для підвищення їх ефективності. Велика кількість двигунів внутрішнього згоряння відноситься до кривошипно-шатунної групи, проведений аналіз якої показав їх низьку технічну ефективність, що пояснюється їх конструктивною недосконалістю. Коли поршень знаходиться у верхньому положенні в момент займання горючої суміші в циліндрі, виникає максимальний тиск. Це забезпечує максимальну рушійну силу з мінімальним кутом кривошипа. Також збільшується тертя поршня об стінку циліндра, знос стінки циліндра, додатковий місцевий нагрів поверхні циліндра і перевантаження колінчастого вала. Таким чином, відбувається зменшення корисної потужності в результаті згоряння палива в двигуні. Для підвищення ефективності кривошипно-шатунного механізму, пропонується застосувати нову конструкцію механізму передачі крутного моменту в двигуні, який буде побудований на основі просторового шарніра. У роботі представлено дослідження силових та кінематичних параметрів просторового шарніра двигуна внутрішнього згоряння.

Проблема керування дволанковим маніпулятором залежить від рівня складності системи. При використанні дволанкового маніпулятора потрібно вирішити дві проблеми. Перша проблема полягає в тому, що потрібно визначити параметри керування таким чином, щоб задана позиція маніпулятора змінювалась за відповідною траєкторією. Друга проблема полягає в тому, що для досягнення потрібної позиції маніпулятора потрібно правильно параметризувати математичну модель системи управління. Однією з проблем, яка впливає на точність управління маніпуляторами полягає в правильній побудові адекватних динамічних моделей керування. В даному дослідженні запропоновано розглянути прямий метод розробки динамічної моделі маніпулятора. Пропонується застосовувати математичну модель, яка побудована на принципах теоретичної механіки із застосування рівнянь Лагранжа другого роду. Для створення динамічної моделі дволанкового маніпулятора було визначено кінетичну та потенціальні енергії складових систем маніпулятора, а на основі рівняння Лагранжа другого роду отримано динамічні рівняння руху. Також було визначено залежності між координатами захоплювача та узагальненими координатами. Ці залежності допомогли встановити рівняння управління, які дозволяють здійснити керування за характеристиками руху захоплювача дволанкового маніпулятора.

В будівництві для виконання навантажувально-розвантажувальних робіт широко застосовуються самохідні стрілові крани, основною перевагою яких, серед інших видів кранів, є висока мобільність. Частка самохідних стрілових кранів у будівництві складає більше 60%. Важливим елементом самохідних стрілових кранів є стріла, від міцності конструкції якої в значній мірі залежить забезпечення техніки безпеки виконання робіт краном і попередження аварійних ситуацій, які ведуть до травматизму та загибелі обслуговуючого персоналу. При розрахунках стріли крана на міцність, потужності електродвигунів механізмів зміни вильоту стріли та повороту, гальм цих механізмів необхідно враховувати всі види навантажень, які діють на поворотну стрілу з вантажем, зокрема, інерційні, що складають вагому частину інших навантажень. У роботі розглянуто розрахунок наступних моментів сил інерції: створюваний вертикальними інерційними силами при гальмуванні механізму підіймання вантажу; що виникає від маси вантажу і стріли в період несталого руху механізму зміни вильоту стріли при пуску і гальмуванні; створений відцентровою силою вантажу, який виникає при обертанні поворотної частини крана; що виникає від маси вантажу і стріли в період несталого руху механізму обертання крана. При розрахунках цих моментів інерції враховуються такі вихідні дані: геометричні розміри крана, маса та довжина стріли, маса і висота підйому вантажу, кут нахилу самохідного крана на місцевості в зоні будівництва, радіус дії стріли крана, швидкості переміщення стріли та вантажу, терміни пуску і гальмування механізмів підйому вантажу, зміни вильоту стріли та повороту крана. Отримані залежності для визначення інерційних навантажень поворотної стріли самохідного крана дозволять більш точно з врахуванням множинних факторів обраховувати значення цих навантажень з метою проведення міцнісних розрахунків стріли, підбору складових механізмів підіймання вантажу, зміни вильоту стріли та повороту крана.

В статті дано опис вибору розрахункового еквіваленту опорних пристроїв П-подібних рам землерийно-транспортних машин. При розрахунках П-подібних рам землерийно-транспортних машин на дію сил, що розташовані у площині рами, опорні пристрої необхідно представляти та розраховувати або як шарнірно-нерухомі опори або як статично визначену систему. Різниця у виборі розрахункового еквівалента опорних пристроїв приводить до істотної різниці у розрахунковій завантаженості всієї рами. Розглядаючи одну й ту саме раму з однаковим навантаженням, але з різними опорними пристроями, неважко переконатися, що значення найбільшого згинаючого моменту в поперечній частині рами може різнитися на 30-35%. Значна різниця у завантаженості існує й в повздовжніх частинах рами. У зв’язку з цим є необхідність сформулювати критерії за якими може бути зроблено висновок про те, якому розрахунковому еквіваленту відповідає опорний пристрій рами, яка проектується. Правильний вибір розрахункового еквівалента опорних пристроїв рами землерийно-транспортної машини істотно впливає на отримані при розрахунках результати та допомагає значно їх спростити.

Исследование кинематических структур многозвенных манипуляторов является нетривиальной задачей. Сложности проявляются при исследовании кинематических схем у которых количество подвижных независимых частей превышает количество обобщенных независимых степеней подвижности, так как в таких случаях имеет место переизбыток подвижности системы и для одной позиции может существовать больше двух конфигураций манипулятора. Подобная неоднозначность сильно усложняет поиск зависимостей между обобщенными координатами системы и конечной точкой перемещения рабочего органа. Также необходимо учитывать, что в дальнейшем при составлениях динамических уравнений движений для подобных систем, такая неоднозначность усложняет исследование задач динамики. Решения подобных проблем осуществляется разными методами и в данной статье рассматривается возможность применения нейронных сетей для исследований подобных неоднозначных задач на примере кинематического исследования шарнирно-сочлененного манипулятора. В представленной работе рассмотрены возможности использования библиотеки Tensor-Flow от компании Google при помощи которой создаются модели нейронных сетей и «нейронов», а также функции нахождения весовых коэффициентов настройки созданной модели сети. В ходе исследования была создана нейронная сеть для расчета функции регрессии зависимостей между геометрическими координатами точки перемещения захватного устройства манипулятора и обобщенными координатами его стреловой системы. Целью данного исследования является демонстрация возможностей нейронных сетей при решении инженерных задач, которые требуют сложных математических преобразований. Использование архитектур нейронных сетей в системах управления манипуляторами позволяет создавать универсальные механизмы для выполнения различных технологических процедур, при этом снижая затраты на разработку подобных решений. В целом нейронные сети не являются универсальными средствами для решения всех инженерных задач, так как требуют большего набора тестовых выборок для настройки (обучения) параметров своих моделей, однако существует ряд проблем при решении которых нейронные сети имеют большие преимущества.

Застосування промислової робототехніки в будівництві висуває ряд жорстких і суперечливих вимог, зокрема, при високій швидкодії необхідно забезпечувати задану плавність руху та високу точність відпрацювання, а при мінімальних масі та габаритних розмірах виконавчих механізмів бажають отримувати найвищу продуктивність та ефективність функціонування робота. При цьому підвищення точності зазвичай пов’язано зі збільшенням маси і моментів інерції рухомих частин, а підвищення швидкодії досягається розміщенням потужних привідних механізмів на рухомих ланках роботів, що значно їх навантажує тим самим знижуючи корисне навантаження промислового робота. Одним із ключових факторів ефективного застосування роботів є оптимальний підбір параметрів для виконання конкретного завдання, а це потребує додаткових досліджень оскільки наукових робіт де чітко відображаються взаємозв’язки між робочим середовищем та роботом немає. Для використання роботів у будівництві необхідно мати чітку модель розуміння функціонування даних систем в заданих технологічних умовах, позаяк на основі цього буде здійснюватися оптимальний підбір агрегатів та виконуватиметься конструювання основних вузлів та механізмів робота. Метою даної роботи є встановлення впливу заданого робочого середовища на вибір геометричних параметрів дволанкового маніпулятора. В роботі представлено залежності за допомогою яких можна оцінити енергетичні показники маніпулятора, які залежатимуть від його геометричних розмірів. В дослідженні було використано методи геометричної подібності та аналітичної алгебри, рівняння Лагранжа 2-го роду та відомі оптимальні закони руху, які є коректними для вантажопідйомних машин.

Приготування будівельного розчину, його подачу до місця робіт та нанесення на поверхню ефективно здійснювати за допомогою автоматизованих механічних систем в тандемі з розчинонасосами поєднаними зі штукатурними агрегатами за допомогою яких можна виконувати автоматичне встановлення контрольних маяків, попереднє ґрунтування поверхні, розбризкування цементного розчину та затирання. Технічна досконалість і конкурентна спроможність роботизованих штукатурних станцій в значній мірі залежить від прийнятих кінематичних моделей розроблюваного штукатурного робота та розробки на їх основі досконалих систем керування. Прості кінематичні схеми породжують прості конструктивні рішення, які досить швидко прототипуються та мають невисоку вартість, проте такі рішення, внаслідок своєї конструктивної недосконалості, зазвичай використовуються для обмежених виробничих процесів, мають малу точність та примітивну систему керування, що не дозволяє застосовувати їх для глибокої автоматизації у виробництві. Складні кінематичні схеми роботів дозволяють застосовувати їх, як універсальний засіб на багатьох стадіях будівельного виробництва, проте такі конструктивні рішення потребують створення досконалих складних систем керування. Застосування нейронної мережі дозволяє спростити архітектуру системи керування, зробити її універсальною для виконання роботом різних технологічних процедур, проте вона потребує чіткого алгоритму опису математичної моделі роботи та його навчання. В даному дослідженні запропоновано математичну модель нейронної мережі на основі сигмоїдальної функції активації для дволанкового маніпулятора.

Частка земляних робіт у будівництві становить до 30% від загального обсягу робіт. Тому підвищення продуктивності та зниження собівартості робіт для машин, які залучаються, є актуальним завданням. До таких машин відноситься скрепер, призначений для пошарової розробки, переміщення та відсипання ґрунту шаром заданої товщини з розрівнюванням та частковим ущільненням. Роботи, виконувані скреперами, як правило, обходяться дешевше, ніж екскаваторами з перевезенням ґрунту автомобілями-самоскидами. Тому там, де це за умовами робіт можливо, завжди застосовують скрепери. Ця обставина є причиною досить великого їхнього поширення. У зв'язку з тим, що скрепери є масовими машинами, питання підвищення їх продуктивності особливо актуальне. Одним зі способів підвищення продуктивності скрепера є збільшення наповненості ковша. З цією метою в роботі запропонована конструкція ковша скрепера зі шнековими інтенсифікаторами, що закріплюються шарнірно консольно на задній стінці ковша, з приводом від гідромоторів і можливістю зміни напряму обертання шнеків. Зміна кута нахилу шнеків відносно задньої стінки здійснюється гідроциліндрами, що керуються трьохпозиційними золотниками. Все це дозволяє більш повно заповнювати ківш скрепера ґрунтом, що розробляється, шляхом зміни напряму потоків розробленого ґрунту всередині ковша з використанням керованих шнекових інтенсифікаторів і, таким чином, збільшувати продуктивність скрепера та зменшувати собівартість виконуваних робіт. Подача гідравлічної рідини під тиском до гідромоторів та гідроциліндрів здійснюється від гідравлічних насосів базової машини скрепера. Представлена в роботі конструкція ковша скрепера зі шнековими інтенсифікаторами захищена патентом України.

Земляні роботи є найбільш енерговитратними в промисловому, цивільному та дорожньому будівництві. Однією з основних і масових машин для виконання земляних робіт є бульдозер. За допомогою бульдозерів виконують підготовку ділянок будівельних майданчиків, риття котлованів, улаштування насипів і гребель, розрівнювання нерівностей, планування територій. Основним недоліком бульдозера є неможливість розробляти мерзлі та скельні ґрунти, які попередньо потрібно розпушувати. Для розпушування таких порід необхідно застосовувати додаткові машини або спеціальне робоче обладнання. Розширення технологічних можливостей відвалів бульдозерів щодо розробки міцних ґрунтів є актуальною задачею, яка вирішується в даній роботі, а саме пропонується розробити конструкцію бульдозерного відвалу, яка дозволятиме виконувати розробку ґрунтів традиційними методами, а також матиме можливість здійснювати розпушування міцних ґрунтів без застосування додаткових машин. В роботі розглянуто конструктивну схему відвалу бульдозера з розпушувальними зубами активної дії, що встановлюються на відвал з можливістю висування окремо кожного зуба. Привід розпушувальних зубів здійснюється від гідропульсаторів, які створюють коливання частотою 25…35 Гц, внаслідок чого в міцних ґрунтах утворюються тріщини, які зменшують міцність ґрунтів. Подача гідравлічної рідини під тиском до гідропульсаторів розпушників може здійснюватися від гідравлічних насосів базової машини бульдозера. Представлені в роботі конструктивні схеми бульдозерів з ударними різальними частинами захищені патентами України.

Для виконання земляних робіт в будівництві, а саме копання котлованів та траншей, часто застосовують одноківшевий екскаватор. Загальним недоліком одноківшевих екскаваторів при розробці мерзлих і твердих грунтів є необхідність мати додаткову машину для попереднього розпушування цих порід. В роботі розглянуті конструктивні схеми ковшів активної дії одноківшевих екскаваторів з ударними різальними частинами із закріпленими на них зубами, що встановлюються в нижній частині ковша і переміщуються по напрямним. Привід цих частин може здійснюватися ексцентриковими валами з гідромоторами або гідропульсаторами. Під їх дією та пружного буфера ударна різальна частина із закріпленими зубами здійснює зворотно-поступальний рух з частотою коливань 25…35 Гц і руйнує мерзлі або тверді породи. Гідравлічна рідина під тиском подається до гідромоторів або гідропульсаторів ковшів від гідравлічних насосів екскаватора. Наведені в роботі конструктивні схеми ковшів з ударними різальними частинами одноківшевих екскаваторів захищені патентами на корисні модель України. Застосування даних конструктивних схем дозволить розширити технологічні можливості одноківшевих екскаваторів щодо розробки мерзлих і твердих грунтів та знизити собівартість земляних робіт. Зниження собівартості робіт буде здійснюватися шляхом виключення з робочого циклу машин для попереднього розпушування твердих порід. В роботі представлено аналітичні залежності для розрахунку основних параметрів ковшів активної дії та продуктивності екскаваторів. Визначено параметри, залежні від властивостей грунту, що розробляється, і конструктивних характеристик ковшів, які впливають на продуктивність машин. Метою роботи є розширення технологічних можливостей одноківшевих екскаваторів для розробки мерзлих і твердих грунтів та зниження собівартості цих робіт шляхом їх виконання без притягнення додаткових машин для попереднього розпушування твердих порід.

В статті розглянуто удосконалення робочого обладнання скреперів шляхом впровадження його нових конструктивних схем. Це дозволить збільшити продуктивність скреперів і знизити собівартість робіт. Зниження собівартості робіт буде здійснюватися за рахунок використання на тягачах скреперів двигунів меншої потужності. Наведені нетрадиційні конструктивні схеми робочого обладнання скреперів, опис їх робочого процесу і залежності для розрахунку основних параметрів.