Автореферат (1026353)
Текст из файла
На правах рукописиГолубин Сергей АлександровичЦИФРОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ МИНИСТИКИ НА ОСНОВЕУПРУГОДЕФОРМИРУЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ05.13.05 – Элементы и устройства вычислительной техники и систем управленияАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукРыбинск – 2017Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Рыбинский государственный авиационныйтехнологический университет им. П. А. Соловьева».Научный руководитель:Ломанов Алексей Николаевичкандидат технических наук, доцент, декан факультета радиоэлектроники и информатикиРГАТУ им.
П. А. СоловьеваОфициальные оппоненты:Видовский Леонид Адольфовичдоктор технических наук, доцент, зав. кафедройинформационных систем и программированияКубанского государственного технологическогоуниверситетаКрамарь Вадим Александровичдоктор технических наук, профессор, доцент кафедры боевых средств флота Черноморскоговысшего военно-морского ордена Красной звездыучилища им.
П. С. НахимоваВедущая организация:АО «Рыбинский завод приборостроения»(г. Рыбинск Ярославской области)Защита состоится «26» сентября 2017 г. в 14:30 на заседании диссертационного совета Д 212.141.02 при Московском Государственном Техническом университете им.Н. Э.
Баумана по адресу: 105005, г. Москва, Госпитальный переулок, д. 10, ауд. 613м.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте www.bmstu.ruМГТУ им. Н.Э. Баумана.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью,просьба высылать по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, наимя ученого секретаря диссертационного совета.Автореферат разослан «Ученый секретарь диссертационного совета» ____________ 2017 г.Муратов И. В.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.
Современная робототехника и беспилотные транспортные средства чрезвычайно быстро совершенствуются и усложняются. Для управления ими уже недостаточно возможностей традиционных устройств ввода – тумблеров, переключателей, регуляторов и даже обычных джойстиков. Они обладают недостаточной функциональностью, содержат большое количество деталей, обладают избыточной материалоемкостью. Сенсорные экраны и панели (тачпады) усложняютуправление вслепую и неприменимы в условиях перегрузок и вибраций.Одним из подходов к решению проблемы управления является применение министиков (микроджойстиков). Министик представляет собой небольшой двухкоординатный джойстик, который управляется не кистью руки, а отдельным ее пальцем.Малый размер позволяет размещать несколько министиков на панели или ручкеуправления.
Скорость и точность движения пальцев в 5-7 раз быстрее, чем кисти руки, это позволяет намного быстрее и точнее формировать управляющие воздействия.Разработкой и выпуском министиков занимаются российские и зарубежные организации, среди них Austria Microsystems AG, Eaton Electric, Sony, ООО «МИР»,ООО «ГидраПак» и др. Известные министики, построенные на резистивном принципе, эффекте Холла и т.д., обладают рядом недостатков, среди которых относительновысокая стоимость, конструктивная сложность, большое количество деталей и т. д.Существующие министики, обладая отдельными высокими показателями, в то жевремя имеют серьезные недостатки, затрудняющие их широкое использование: невысокий ресурс, низкое качество и нестабильность выходного сигнала, большие габариты и вес, сложность в производстве или высокую стоимость.
В связи с этим актуальна разработка министиков на новых принципах работы, сочетающая в себе преимущества существующих устройств и свободная от их основных недостатков.В РГАТУ им. П. А. Соловьева совместно с ООО «НПП «Тензосенсор» проводились исследования возможности создания министиков на основе упругодеформируемых полимерных элементов, которые сочетали бы высокую точность и чувствительность с высокой надежностью, технологичностью в массовом производстве инизкой стоимостью.
Большой вклад в развитие данного направления внесли Э. И.Семенов, В. М. Комаров, В. С. Никитин, А. Н. Ломанов. В. С. Никитиным былапредложена концепция оптического министика на основе упругодеформируемого полимерного элемента, отраженная в патентах РФ на изобретения № 2594992 и№2596576. В настоящей диссертации рассмотрены вопросы создания работоспособных и эффективных министиков, использующих данный принцип работы.Объектом исследования являются цифровые оптические министики на основеупругодеформируемого полимерного элемента для систем управления и средств вычислительной техники.Предметом исследования являются оптическая схема, конструкция и алгоритмы обработки данных министика, а также методы исследования эксплуатационных характеристик оптических министиков.Цель работы – создание оптических министиков, превосходящих существующие министики по основным эксплуатационным характеристикам, путем теоретиче1ских и экспериментальных исследований различных конструктивных схем министиков, разработки конструкций и алгоритмов обработки данных министиков.Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи:1.Исследование принципа действия министика, разработка его математической модели и исследование его работы в зависимости от конструктивных параметров министика.2.Разработка структуры и алгоритмов функционирования министиков и ихтехническая реализация.3.Разработка методов, алгоритмов и параметров качества для исследованияосновных эксплуатационных характеристик министиков, техническая реализация методов с помощью специально разработанного оборудования.4.Экспериментальное исследование характеристик оптических министиков,анализ полученных результатов и проверка модели на адекватность.5.Внедрение оптических министиков в средства управления.При выполнении работы использованы следующие методы исследования: математическое моделирование, численное интегрирование, регрессионный анализ, статистический анализ.Достоверность результатов диссертационной работы подтверждена корректнополученными данными теоретических расчетов и экспериментальных исследованийоптических министиков, которые показали адекватность разработанной модели и работоспособность созданных министиков.Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:- разработана математическая модель двухкоординатного оптического министика на основе упругодеформируемого полимерного элемента;- предложен метод измерения функции преобразования министика – зависимости полезного сигнала министика от величины отклонения управляющей рукояткиминистика;- предложен метод исследования эксплуатационного ресурса оптического министика путем циклического воздействия эксплуатационной нагрузкой;- предложены усовершенствованные схемы оптических министиков на основеупругодеформируемого полимерного элемента.Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:- разработана программа для моделирования оптического министика на основе упругодеформируемого полимерного элемента;- разработаны программно-аппаратные средства для исследования функциипреобразования оптического министика;- разработаны программно-аппаратные средства для исследования эксплуатационного ресурса оптических министиков путем циклического воздействия эксплуатационной нагрузкой;- разработан оптический министик усовершенствованной конструкции на основе упругодеформируемого элемента;- разработаны полиджойстики на основе усовершенствованных оптическихминистиков, предназначенные для управления различной техникой.2Реализация результатов.
Научные и практические результаты работы использованы в ООО «НПП «Тензосенсор», в Рыбинском государственном авиационномтехническом университете им. П. А. Соловьева (г. Рыбинск), ЦНИИ робототехники итехнической кибернетики, ООО «Оптико-Электронные Системы». Оптические министики в составе полиджойстиков используются в управлении вооружением новейшего боевого робототехнического комплекса «Вихрь», разработанном в 2016 году в АО«Научно-технический центр «Импульс-2» (г. Севастополь).Прикладные научные исследования и экспериментальные разработки, представленные в диссертации, были использованы при выполнении работ по программеМинобрнауки России (уникальный идентификатор прикладных научных исследований и экспериментальных разработок RFMEFI57914X0087).Апробация работы.
Основные результаты работы представлялись на IX Международной научно-практической конференции «Wschodnie Partnerstwo – 2015»(Przemysl, 2015 г.), на Первой Военно-научной конференции «Роботизация Вооруженных Сил Российской Федерации» (г. Кубинка Московской области, 2016 г.), наТретьем Всероссийском конкурсе научно-технических проектов «Инновационная радиоэлектроника», приуроченном к XV Отраслевой научно-технической конференциирадиоэлектронной отрасли «Перспективные рынки – взгляд в будущее» (г. Саратов,2016 г.), на научном семинаре кафедры «Проектирование и технология производстваэлектронной аппаратуры» МГТУ им.
Н. Э. Баумана (г. Москва, 2017 г.). Оптическиеминистики демонстрировались на выставках Startup Village 2015-2016 гг., Иннопром2016.По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ общим объемом1,5 печатных листа, из которых 6 статей в научных журналах перечня ВАК, 3 статьи внаучных журналах, цитируемых Web of Science, 2 доклада в сборниках материаловконференций, поданы две заявки на патент РФ на изобретение.На защиту выносятся:- математическая модель оптического министика на основе упругодеформируемого полимерного элемента, позволяющая определять конструктивные параметрыминистика путем моделирования его работы;- усовершенствованная схема оптического министика на основе упругодеформируемого полимерного элемента, обеспечивающая лучшие характеристики разработанных министиков по сравнению с существующими;- принципы построения и алгоритмы работы средств контроля эксплуатационных параметров оптических министиков на основе упругодеформируемого полимерного элемента, которые позволяют исследовать существующие и разрабатываемые министики и определять их применимость для управления объектами.Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, приложений на 163 страницах, содержит 77 рисунков, 10таблиц, список использованных источников из 116 наименований.Диссертация выполнена на кафедре вычислительных систем Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П. А. Соловьева совместно с ООО «Научно-производственное предприятие «Тензосенсор».3СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования,определены объект и предмет исследования, сформулирована цель исследования, перечислены методы исследования, обозначены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, а также основные научные положения, выносимые назащиту.В первой главе произведен анализ принципов построения существующихджойстиков (в т.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
