Проектирование одноосного балансирующего робота Segway

Задачи фонового режима выполняются в свободное от выполнения других задач время. Это позволяет избежать блокировки выполнения важных задач в случае возникновения сбоев в работе системных программ и обмене данными с терминальным устройством.

2.4 Гироскоп и его подключение к микроконтроллеру

Положение робота определяется с помощью акселерометра и гироскопа MPU6050.

Семейство датчиков MPU-6000 является первым, в мире интегрированным 6-координатным решением на базе технологии MotionProcessing, которое позволяет избавиться от меж координатной разориентации гироскопа и акселерометра, которая присуща дискретному решению. В устройстве объединены трех координатный гироскоп и трех координатный акселерометр на одном кремниевом кристалле, а также процессор Digital Motion Processor, способный обрабатывать 9-координатные алгоритмы MotionFusion. Алгоритмы собирают информацию с магнитометров и других датчиков через шину I2C без участия системного процессора. Датчики MPU-6000 имеют такие же размеры и распиновку, как и нынешнее семейство MPU-3000 3-координатных гироскопов, что позволяет легко провести апгрейд.

Для наиболее точного трекинга быстрых и медленных движений пользователь сам может запрограммировать режимы: ±250, ±500, ±1000, ±2000°/сек для гироскопа и ±2g, ±4g, ±8g, ±16g для акселерометра.

Семейство MPU-6000 состоит из двух версий: MPU-6000 и MPU-6050, которые абсолютно идентичны, за исключением двух моментов. MPU-6050 поддерживает связь через интерфейс I2C с частотой до 400 кГц и имеет разъем VLOGIC, определяющий уровни напряжения на интерфейсе. MPU-6000 имеет кроме поддержки I2C поддержку интерфейса SPI на частоте до 20 МГц и разъем питания VDD, так же цифровой вход через разъем FSYNC с поддержкой GPS и электронной стабилизации видеоизображения. Размер датчиков был уменьшен до революционных 4х4х0,9 мм (QFN). Среди дополнительных возможностей датчиков можно отметить встроенный датчик температуры и внутри кристальный осциллятор с колебанием рабочей температуры ±1%.

Данные модули можно использовать в навигационных GPS устройствах.

Рисунок 21 - Блок-схема MPU-6000 и MPU-6050

Гироскоп MPU-6050 подключают к микроконтроллеру по интерфейсу TWI (иное наименование стандартизированного фирмой Philips интерфейса I2C).

Любой сеанс передачи по протоколу 12С начинается с состояния линии, именуемого Start (когда сигнал на линии SDA меняется с лог. 1 на лог. 0 при высоком уровне на линии SCL). Заканчивается сеанс сигналом Stop (состояние линии SDA меняется с лог. 0 на лог. 1 при высоком уровне на линии SCL). Между этими сигналами линия считается занятой, и только ведущий (тот, который выдал сигнал Start) может управлять ею 1. Сама информация передается уровнями на линии SDA (в обычной положительной логике, старший разряд первым), причем смена состояний может происходить только при низком уровне на SCL, а при высоком уровне на ней происходит считывание значения бита. Любая смена уровней SDA при высоком уровне SCL будет воспринята как либо Start, либо Stop.

Процесс обмена всегда начинается с передачи ведущим байта, содержащего адрес устройства (также начиная со старшего разряда), который содержится в семи старших битах. Первый (младший) бит этого байта называется R/W и несет информацию о направлении обмена: если он равен 0, то далее ведущий будет передавать информацию, т. е. писать (W), если равен 1 - читать (R), т.е. ожидать данные от ведомого. Все посылки (и адресные, и содержащие данные) сопровождаются девятым битом, который передается последним и называется битом квитирования. Во время действия этого девятого импульса адресуемое устройство (т. е. ведомый, который имеет нужный адрес после посылки адреса ведущим, или ведущий, если данные направлены к нему, и т. п.) обязано сформировать ответ (АСК) низким уровнем на линии SDA. Если такого ответа нет (NACK), то можно считать, что данные не приняты, и фиксировать сбой на линии.

Обмен информации по интерфейсу 12С показан на рис. 22.

Рисунок 22 - Обмен информации по интерфейсу 12С



2.5 Разработка принципиальной схемы системы управления

На принципиальной схеме устройство изображается в виде системы, составленной из отдельных функциональных элементов, которые соединены между собой особым образом. Различные функции устройства на схемах рисуют в виде отдельных блоков с помощью упрощенных обозначений, поэтому на них наглядно показан путь прохождения сигнала.

Принципиальные схемы в простой и понятной форме отображают внутреннее устройство аппаратуры.

Принципиальные схемы отличаются от схем другого типа, которые называются "схемами электрических соединений" или еще ее называют структурной схемой. Дело в том, что информация, которую содержит схема электрических соединений, необходима для технического обслуживания устройства, а для работы с ним, как правило, не нужна.

На принципиальных схемах обязательно показаны все радиотехнические элементы устройства и изображаются все соединения, включая силовой разъем и заземление, а на схеме электрических соединений эти разъемы часто опускают. Принципиальная схема должна содержать все элементы цепи, а на схеме электрических соединений обычно показывают лишь самые важные функциональные элементы, например, усилитель мощности, вместо транзисторов, диодов, емкостей и резисторов, из которых он состоит.

Пользователи, имеющие определенную техническую квалификацию, могут использовать принципиальные схемы и схемы электрических соединений в качестве дополнительных инструментов. Принципиальная схема имеет очень большое значение и дополняет схему электрических соединений, если нужно определить, какие функции выполняют различные участки схемы. В то же время, информация, которую дает схема электрических соединений, может оказаться полезной при согласовании нестандартных устройств.

В процессе проектирования систем автоматизации различных технологических процессов принципиальные электрические схемы разрабатывают обычно в следующем порядке:

1) на основании функциональной схемы автоматизации составляют четко сформулированные технические требования, предъявляемые к принципиальной электрической схеме;

2) применительно к этим требованиям устанавливают условия и последовательность действия схемы;

3) каждое из заданных условий действия схемы изображают в виде тех или иных элементарных цепей, отвечающих данному условию действия;

4) элементарные цепи объединяют в общую схему;

5) производят выбор элементов;

6) корректируют схему в соответствии с возможностями принятой аппаратуры;

7) проверяют в схеме возможность возникновения ложных или обходных цепей или ее неправильной работы при повреждениях элементарных цепей или контактов;

8) рассматривают возможные варианты решения и принимают окончательную схему применительно к имеющейся аппаратуре.

Рисунок 23 - Принципиальная схема



2.6 Описание работы принципиальной схемы

К клемме источника питания 24В, подключаются средние выводы обмоток и туда же включаются защитные диоды. Диоды D1-D8 стоят для того, чтобы гасить скачки обратного напряжения после закрытия транзистора. Иначе есть вероятность, что ЭДС самоиндукции возникающая во время выключения питания обмотки, пробьет транзистор.

Микросхемы драйверов шаговых двигателей DA4, DA составные, в них транзисторы Q1-Q8 объединены в триады. Также драйвер можно заменить транзисторными ключами BD677A, BD679A, BD681 или КТ829Б.

Сопротивления R14- R17 выбираются в зависимости от тока светодиодов. L1-L8 это обмотки ШД, номера обмоток обозначены условно.

Номинальное напряжение питания ШД 24В, были произведены подключения на 12В и 20В, обмотки и транзисторы при этом нагреваются сильно, для уменьшения нагрева были установлены на теплоотводящий элемент, с применением теплопроводящей пасты КПТ-8.

Для питания элементов используется стабилизатор напряжения L7805CV (+5В, 1.5А).

Светодиод D13 осуществляет информационную функцию - подано питание на плату. Светодиоды D9-D12 выводят техническую информацию, приведённую в приложении. Кнопка “Reset” производит сброс МК.

На плате используются два вида питания 5В и 24В.

2.7 Разводка печатной платы

Основная задача трассировки: по заданной схеме соединений проложить необходимые проводники на плоскости (плате, кристалле и т. д.), чтобы реализовать заданные технические соединения с учетом заранее заданных ограничений. Основными являются ограничения на ширину проводников и минимальные расстояния между ними.

Трассировка печатных плат - это пошаговый процесс прокладки проводников в одном из многочисленных САПР печатных плат. Существует три способа трассировки:

ручной. Человек самостоятельно с помощью определенных программных инструментов наносит рисунок проводников на чертеж платы.

автоматический. Программа самостоятельно прокладывает проводники, используя ограничения, наложенные разработчиком. Разработчик контролирует результат. При необходимости корректирует исходные параметры задачи и повторяет трассировку. Корректировка включает изменение расположения компонентов, предварительную отрисовку цепей вручную и т.п. На данный момент все современные системы проектирования имеют сложные и эффективные системы автоматической трассировки.

интерактивный. Человек указывает роботу последовательность действий в сложных участках трассировки, контролируя пошагово результат, а автоматика делает черновую работу по отрисовке цепи и контролю правил трассировки. Интерактивная трассировка печатных плат может использоваться как для полностью ручной трассировки, так и для доработок печатной платы после автоматической трассировки.

Для трассировки печатной платы выбрана программа Proteus. Первым шагом было составление принципиальной схемы.



Рисунок 24 - Принципиальная схема

Элементы на плате можно расставить в ручном или автоматическом режиме. Расстановку делаем в ручном режиме.

Далее нужно ограничить размер печатной платы. Это делается на слое Board Edge с помощью инструментов 2d-графики.

Рисунок 25 - Слой Board Edge

После этого первым делом необходимо настроить стратегию трассировки.



Рисунок 26 - Окно настройки трассировки сетки

И так, возвращаемся к плате. Для включения трассировки нажимаем кнопку [autorouter].

Появляется окно. Здесь меняем шаг сетки, обычно ставят 20 или 25.

Рисунок 27 - Окно выбора шага сетки

На этом этапе заканчивается трассировка печатной платы.

Рисунок 28 - Трассировка печатной платы

Для того чтобы распечатать рисунок на заготовку надо зайти в Output Set Output Aria и выделяем площадь, которую надо распечатать. Далее Output Print, там выбираем, какую сторону печатать, зеркально или нет, и печатаем.

2.8 Разработка конструкции устройства

Конструкция балансирующего одноосного робота состоит из:

шаговых электродвигателей;

несущей рамы;

аккумуляторов;

системы управления;

двух колес, расположенных соосно.

Робот представляет собой одноосную конструкцию. Система приводов колес и управления тележкой заключена в корпус прямоугольной формы, закрепленный на раме.

Проектирование конструкции началось с подбора шаговых электродвигателей, величина шага, которая равная 7,5° согласно расчетам оказалась достаточной для решения поставленной задачи, а так же вращающий момент создаваемый двигателем при заданном диаметре колес и массе тележке с запасом в 50% соответствует расчетным данным.

Следующий этап создание несущей рамы.

Несущая рама - это плоская или пространственная стержневая система, элементы которой жестко соединены между собой во всех или некоторых узлах.

Рама имеет нижнюю и верхнюю платформы, установленные параллельно друг другу и скрепленные с помощью шпилек.

На нижней платформе установлены шаговые приводы колес и аккумуляторы питания. На верхней платформе расположены печатные платы системы управления. Корпус робота закреплен шпильками к верхней платформе.

2.9 Разработка управляющего алгоритма для робота

Благодаря интерфейсу TWI микроконтроллер автоматически опрашивает гироскоп, с частотой 100 раз в секунду, определяет нарушение балансировки при изменении положения корпуса робота. Для этой цели используется система гироскопических датчиков наклона. Их сигналы поступают на микроконтроллер, которые вырабатывают управляющие двигателями воздействия. Каждое колесо робота приводится во вращение своим электродвигателем.

При нажатии кнопки "вперед" на вход микроконтроллера поступает сигнал, приводящий к включению определенной последовательности переключения обмоток двигателя, и робот двигается в указанном направлении. Одновременно с этим действием происходит опрос датчиков гироскопа отслеживающее положение корпуса робота и в зависимости от данных, корректирует его положение за счет подачи определенных сигналов на обмотки двигателя. Положение влево и вправо отрабатывается за счет переключение обмоток противоположно друг другу, т.е. одно колесо поворачивается в одну сторону другое в другую. Положение назад противоположно положению вперед. Для корректной балансировки в программе используется ускорение, значение которого определяется от данных гироскопа.

Рисунок 29 - Блок - схема алгоритма

2.10 Разработка управляющей программы для микроконтроллера

Для создания управляющих программ требуется наличие текстового редактора, позволяющего оператору вводить, анализировать и отлаживать управляющую программу, написанную на специально разработанном языке программирования.

Программа для данной системы управления разработана на языке AVR Assembler, который обеспечивает выполнение вышеизложенных задач. Ассемблер - это не универсальный язык программирования, подобно C или Pascal, а просто набор сокращенных команд и не большое количество алгоритмов, по которым последовательность команд процессора, записанных в мнемоническом виде, может объединяться в программу. Программа сначала получается в текстовом формате (её ещё называют «исходным текстом», «исходным кодом», или просто «исходником»). Этот формат должен представлять собой «чистый текст» в однобайтовой кодировке.

Далее программу компилируют с помощью собственно ассемблера (assembler- сборщик)- так называется программа, которая переводит текст с мнемоническими обозначениями в последовательность команд и данных, записанных уже в двоичной форме, и пригодную для загрузки в память контроллера. В принципе операция компиляции (иногда ее в данном случае еще называют ассемблированием) лишняя и служит только для удобства человеческого восприятия исходного текста программ.

Набор средств языка определяет набор макрокоманд, анализируемых контроллером движения при вводе программы для ее перевода в набор команд контроллера движения. Учитывая особенности управления балансирующего одноосного робота, на язык описания управляющей программы накладывается ряд требований, связанных с использованием в составе программы различных координатных систем и управлением движением, как отдельных осей, так и роботом в целом.

Программирование - процесс создания программы работы системы и сохранение её в постоянной памяти управляющего контроллера. Для сохранения программы в памяти контроллера применяются специальные адаптеры - программаторы.

Программаторы делятся на последовательные и параллельные. Помимо этого для моделей семейства Mega есть еще способ программирования с помощью JTAG - стандартизированного (IEEE Std 1149.1-1990) интерфейса для отладки и тестирования микроконтроллерных устройств.

Последовательные программаторы еще называют ISP (In-System Programmer, что переводится, как "внутрисистемный программатор"), потому что они обычно не предполагают специального устройства для подсоединения и питания программируемой микросхемы, а заканчиваются обычным плоским кабелем с двухрядным штырьковым разъемом типа IDC, который подсоединяется к специально предусмотренной штыревой части, располагаемой прямо на плате вашего устройства. Точно такие же разъемы служат для подсоединения периферии к материнским платам ПК. Название IDC относится к варианту в корпусе, в бескорпусном двухрядном варианте эти разъемы именуется PLD, в однорядном - PLS. Питание на программатор при этом поступает от самой схемы.

Такой вариант очень удобен для отладки - МК находится в "родном" окружении, и сразу после программирования автоматически начинает работать. Причем внешние элементы (с некоторыми оговорками) процессу программирования обычно не мешают. Этот способ программирования и позволяет превратить любую схему в отладочный модуль. Недостаток последовательного способа программирования - дополнительная площадь, которую будут занимать элементы на плате, а также некоторое снижение помехоустойчивости.

Программирование системы управления осуществляется по последовательному интерфейсу SPI. Шина связи микроконтроллера с программатором содержит шесть сигналов, представленных в таблице 1.

Таблица 1

Сигнал	Расшифровка	Функция	Назначение
SCK	Serial Clock	Вход МК	Тактовый сигнал
MOSI	Master Out-Slave In	Вход МК	Информационный сигнал в МК
MISO	Master In - Slave In	Выход МК	Информационный сигнал из МК
GND	Ground	Общий	Общий
RES	Reset	Вход МК	Логический «0»
VCC	Voltage Common Collector	Питание	Напряжение питания

2.11 Листинг программы

.include "m16def.inc"

.def tmp=r16

.def tmp0=r20

.def ToPort=R17

.def counter=R18

.def counter1=r22

.def nulreg=R19

.def Rezhim=R21

.def currentRezhim=R23 //описание регистров

rjmp start

.org OC1Aaddr // вектора прерываний

rjmp Prer

.org OC0addr

rjmp ocr

start:

ldi R16,high (RAMEND)

out SPH,R16

ldi R16,low (RAMEND)

out SPL,R16

//инилицизация стека

ldi tmp,(1<<WGM01)|(1<<CS00)|(1<<CS02)

out TCCR0,tmp

ldi tmp,79; 79

out OCR0,tmp

//настройка тамера нулевого

ldi tmp, (1<<OCIE1A)|(1<<OCIE0)

out timsk, tmp

ldi tmp, (1<<WGM12)|(1<<CS12)|(1<<CS10)

out TCCR1B, tmp

//настройка таймера первого

ldi currentrezhim,5

ldi ToPort, 255

out OCR1AL, ToPort

out OCR1AH, ToPort

clr nulreg

clr counter

sei

//сброс режима

Knopki:

in r16,pina

mov r20,r16

andi r20,1<<0

brne Vpered

mov r20,r16

andi r20,1<<1

brne Nazad

mov r20,r16

andi r20,1<<2

brne Vlevo

mov r20,r16

andi r20,1<<3

brne Vpravo

ldi Rezhim,5

rjmp knopki

//опрос кнопок

Vpered:

ldi Rezhim,1

rjmp knopki

Nazad:

ldi Rezhim,2

rjmp knopki

Vlevo:

ldi Rezhim,3

rjmp knopki

Vpravo:

ldi Rezhim,4

rjmp knopki

//опрос режима

end:

rjmp end

ocr:

ldi zh, high (Table)

ldi zl, low (Table)

add zl, counter

adc zh, nulreg

lsl zl

rol zh

lpm ToPort, z+

out OCR1AL, ToPort

lpm ToPort, z

out OCR1AH, ToPort

inc counter

cpi counter, 255

brne exit_int

ldi counter, 0

ldi tmp, (1<<OCIE1A)

out timsk, tmp

//перебор обмоток

exit_int:

in tmp,OCR1AH

in tmp0,TCNT1H

cp tmp0,tmp

brlo exit_int2

breq cp_low

//выход из прерываний

Clear_tcnt:

clr tmp

out TCNT1L,tmp

out TCNT1H,tmp

//очистка регитра tcnt

rjmp exit_int2

cp_low:

in tmp,OCR1AL

in tmp0,TCNT1L

cp tmp0,tmp

brsh Clear_tcnt

exit_int2:

reti

Prer:

cpi Rezhim,1

brne Notrezhim1

ldi zh, high (Led_Table1)

ldi zl, low (Led_Table1)

rjmp lable1

Notrezhim1:

cpi Rezhim,2

brne Notrezhim2

ldi zh, high (Led_Table2)

ldi zl, low (Led_Table2)

rjmp lable1

Notrezhim2:

cpi Rezhim,3

brne Notrezhim3

ldi zh, high (Led_Table3)

ldi zl, low (Led_Table3)

rjmp lable1

Notrezhim3:

cpi Rezhim,4

brne Notrezhim4

ldi zh, high (Led_Table4)

ldi zl, low (Led_Table4)

rjmp lable1

Notrezhim4:

cpi Rezhim,5

ldi zh, high (Led_Table5)

ldi zl, low (Led_Table5)

//чтение из таблиц Led_Table

cp rezhim,currentrezhim

breq lable1

ldi tmp, (1<<OCIE1A)|(1<<OCIE0)

out timsk, tmp

ldi ToPort, 255

out OCR1AL, ToPort

out OCR1AH, ToPort

clr nulreg

clr counter

mov currentrezhim,Rezhim

//сравнение режима

lable1:

add zl, counter1

adc zh, nulreg

lsl zl

rol zh

lpm ToPort, z

out Portb, ToPort

inc counter1

cpi counter1, 4

brne exit_int1

clr counter1

exit_int1:

reti

Led_Table1:

.dw 0b0000000000110011

.dw 0b0000000001100110

.dw0b0000000011001100

.dw0b0000000010011001

Led_Table2:

.dw 0b0000000011001100

.dw 0b0000000001100110

.dw0b0000000000110011

.dw0b0000000010011001

Led_Table3:

.dw 0b0000000000111100

.dw 0b0000000001100110

.dw0b0000000011000011

.dw0b0000000010011001

Led_Table4:

.dw 0b0000000011000011

.dw 0b0000000001100110

.dw0b0000000000111100

.dw0b0000000010011001

Led_Table5:

.dw 0b0000000000000000

.dw 0b0000000000000000

.dw0b0000000000000000

.dw0b0000000000000000

Table:

.dw 16275

.dw 8138

.dw 5425

.dw 4069

.dw 3255

.dw 2713

.dw 2325

.dw 2034

.dw 1808

.dw 1628

.dw 1480

.dw 1356

.dw 1252

.dw 1163

.dw 1085

.dw 1017

.dw 957

.dw 904

.dw 857

.dw 814

.dw 775

.dw 740

.dw 708

.dw 678

.dw 651

.dw 626

.dw 603

.dw 581

.dw 561

.dw 543

.dw 525

.dw 509

.dw 493

.dw 479

.dw 465

.dw 452

.dw 440

.dw 428

.dw 417

.dw 407

.dw 397

.dw 388

.dw 378

.dw 370

.dw 362

.dw 354

.dw 346

.dw 339

.dw 332

.dw 326

.dw 319

.dw 313

.dw 307

.dw 301

.dw 296

.dw 291

.dw 286

.dw 281

.dw 276

.dw 271

.dw 267

.dw 263

.dw 258

.dw 254

.dw 250

.dw 247

.dw 243

.dw 239

.dw 236

.dw 233

.dw 229

.dw 226

.dw 223

.dw 220

.dw 217

.dw 214

.dw 211

.dw 209

.dw 206

.dw 203

.dw 201

.dw 198

.dw 196

.dw 194

.dw 191

.dw 189

.dw 187

.dw 185

.dw 183

.dw 181

.dw 179

.dw 177

.dw 175

.dw 173

.dw 171

.dw 170

.dw 168

.dw 166

.dw 164

.dw 163

.dw 161

.dw 160

.dw 158

.dw 156

.dw 155

.dw 154

.dw 152

.dw 151

.dw 149

.dw 148

.dw 147

.dw 145

.dw 144

.dw 143

.dw 142

.dw 140

.dw 139

.dw 138

.dw 137

.dw 136

.dw 135

.dw 133

.dw 132

.dw 131

.dw 130

.dw 129

.dw 128

.dw 127

.dw 126

.dw 125

.dw 124

.dw 123

.dw 122

.dw 121

.dw 121

.dw 120

.dw 119

.dw 118

.dw 117

.dw 116

.dw 115

.dw 115

.dw 114

.dw 113

.dw 112

.dw 111

.dw 111

.dw 110

.dw 109

.dw 109

.dw 108

.dw 107

.dw 106

.dw 106

.dw 105

.dw 104

.dw 104

.dw 103

.dw 102

.dw 102

.dw 101

.dw 100

.dw 100

.dw 99

.dw 99

.dw 98

.dw 97

.dw 97

.dw 96

.dw 96

.dw 95

.dw 95

.dw 94

.dw 94

.dw 93

.dw 92

.dw 92

.dw 91

.dw 91

.dw 90

.dw 90

.dw 89

.dw 89

.dw 88

.dw 88

.dw 88

.dw 87

.dw 87

.dw 86

.dw 86

.dw 85

.dw 85

.dw 84

.dw 84

.dw 83

.dw 83

.dw 83

.dw 82

.dw 82

.dw 81

.dw 81

.dw 81

.dw 80

.dw 80

.dw 79

.dw 79

.dw 79

.dw 78

.dw 78

.dw 78

.dw 77

.dw 77

.dw 76

.dw 76

.dw 76

.dw 75

.dw 75

.dw 75

.dw 74

.dw 74

.dw 74

.dw 73

.dw 73

.dw 73

.dw 72

.dw 72

.dw 72

.dw 71

.dw 71

.dw 71

.dw 70

.dw 70

.dw 70

.dw 70

.dw 69

.dw 69

.dw 69

.dw 68

.dw 68

.dw 68

.dw 68

.dw 67

.dw 67

.dw 67

.dw 66

.dw 66

.dw 66

.dw 66

.dw 65

.dw 65

.dw 65

.dw 65

.dw 64

.dw 64

.dw 64

.include "m16def.inc"

.def SLA=r19

.def DATA=r18

.def Read=r20

.def Write=r21

.def TWIstate=r22

.def status=r16

.def tmp=r17

.def RegNum=r23

; Чтение/Запись

.equ i2crd = 1 ;1-чтение

.equ i2cwr = 0 ;0-запись

.equ adr=0b1101

; Коды статуса

.equ START = 0x08 ;после старта

.equ RESTART = 0x10 ;после повторного старта

.equ SLA_ACKW = 0x18 ;после передачи адреса+запись

.equ SLA_ACKR = 0x40 ;после передачи адреса+чтение

.equ DATA_ACKW = 0x28 ;после приема данных записи

.equ DATA_ACKR = 0x50 ;после приема данных чтения

.equ DATA_NACKR = 0x58 ;после приема данных чтения

.equ SLA_R = (adr<<4)+000+i2crd ;адрес на запись

.equ SLA_W = (adr<<4)+000+i2cwr ;адрес на чтение

.equ RezultAdress=0x60

.equ FirstReg=0x75;0x3B

.equ CountReg=1;14

rjmp init

.org TWIaddr ;прерывание TWI

rjmp prer

.org $30

init:

ldi r16,HIGH(RAMEND)

out sph,r16

ldi r16,LOW(RAMEND)

out spl,r16

ser r16

out DDRD,r16

ldi r16,72

out TWBR,r16

//инициализация стека и натройка портов

ldi RegNum,FirstReg

ldi XL,RezultAdress

ldi XH,0x00

ldiTWIstate,2

ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWSTA)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,r16

//отправка старта

sei

ldi YL,$75

ldi YH,0

//место оперативной памяти

end:

; ld tmp,Y

; out PORTD,tmp

rjmp end

/*rcall SendStart

ldi SLA,SLA_W

rcall AdrWR

ldi DATA,0x6B

rcall SendData

ldi DATA,0b00000000

rcall SendData

rcall SendStart

ldi SLA,SLA_W

rcall AdrWR

ldi DATA,0x41

rcall SendData

rcall SendStart

ldi SLA,SLA_R

rcall AdrRD

rcall GetData

in DATA,TWDR

out PORTD,DATA

rcall Stop */

prer:

in status,TWSR

andi status,0xF8

//сравнение кодов статуса

cpi status,START ;08

breq START_or_RESTART

cpi status,RESTART ;10

brne notRESTART

START_or_RESTART:

cpiTWIstate,2

brne notST2

lditmp,SLA_W

out TWDR,tmp

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,3

rjmp exitTWIint

notST2:

cpiTWIstate,6

brne notST6

lditmp,SLA_W

out TWDR,tmp

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,7

rjmp exitTWIint

notST6:

cpiTWIstate,9

brne notST9

lditmp,SLA_R

out TWDR,tmp

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,10

rjmp exitTWIint

notST9:

rjmp stateError

notRESTART:

cpi status,SLA_ACKW ;18

brne Not_SLA_ACKW

cpi TWIstate,3

brne notST3

ldi tmp,0x6B

out TWDR,tmp

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,4

rjmp exitTWIint

notST3:

cpi TWIstate,7

brne notST7

mov tmp,RegNum

out TWDR,tmp

inc RegNum

incXL

cpi RegNum,FirstReg+CountReg

brne l1

ldi RegNum,FirstReg

ldiXL, RezultAdress

l1:

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,8

rjmp exitTWIint

notST7:

rjmp stateError

//вывод данных

Not_SLA_ACKW:

cpi status,DATA_ACKW ;28

brne notDATA_ACKW

cpiTWIstate,4

brne notST4

ldi tmp,0

out TWDR,tmp

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,5

rjmp exitTWIint

notST4:

cpiTWIstate,5

brne notST5

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWSTA)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,6

rjmp exitTWIint

notST5:

cpiTWIstate,8

brne notST8

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWSTA)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,9

rjmp exitTWIint

notST8:

rjmp stateError

//отправка стартов

notDATA_ACKW:

cpi status,SLA_ACKR ;40

brne Not_SLA_ACKR

cpi TWIstate,10

brne notST10

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,11

rjmp exitTWIint

notST10:

rjmp stateError

Not_SLA_ACKR:

cpi status,DATA_NACKR ;58

brne Not_DATA_NACKR

cpi TWIstate,11

brne notST11

inDATA,TWDR

stX,DATA

in tmp,portd

andi tmp,0b11000000

andi data,0b00111111

or tmp,data

out portd,tmp

;out portd,data

sbi portd,pd6

nop

nop

nop

cbi portd,pd6

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)|(1<<TWSTO)

out TWCR,tmp

nop

nop

nop

ldi tmp,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)|(1<<TWSTA)

out TWCR,tmp

ldiTWIstate,6

rjmp exitTWIint

notST11:

rjmp stateError

Not_DATA_NACKR:

rjmp exitTWIint

stateError:

sbi portd,7

exitTWIint:

reti

/*

SendStart:

ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWSTA)|(1<<TWEN)

out TWCR,r16

wait1:

in r16,TWCR

sbrs r16,TWINT

rjmp wait1

in r16,TWSR

andi r16,0xF8

cpi r16,START

brne error

ret

AdrWR:

out TWDR,SLA

ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)

out TWCR,r16

wait2:

in r16,TWCR

sbrs r16,TWINT

rjmp wait2

in r16,TWSR

andi r16,0xF8

cpi r16,SLA_ACKW

brne error

ret

AdrRD:

out TWDR,SLA

ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)

out TWCR,r16

wait3:

in r16,TWCR

sbrs r16,TWINT

rjmp wait3

in r16,TWSR

andi r16,0xF8

cpi r16,SLA_ACKR

brne error

ret

SendData:

out TWDR,DATA

ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)

out TWCR,r16

wait4:

in r16,TWCR

sbrs r16,TWINT

rjmp wait4

in r16,TWSR

andi r16,0xF8

cpi r16,DATA_ACKW

brne error

ret

GetData:

ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)

out TWCR,r16

wait5:

in r16,TWCR

sbrs r16,TWINT

rjmp wait5

in r16,TWSR

andi r16,0xF8

cpi r16,DATA_NACKR

brne error

ret

Stop:

ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWSTO)

out TWCR,r16

ret error:

sbi portd,7

ret

procedure:

rcall SendStart

ldi SLA,SLA_W

rcall AdrWR

ldi DATA,0x6B

rcall SendData

ldi DATA,0b00000000

rcall SendData

cykle:

rcall SendStart

ldi SLA,SLA_W

rcall AdrWR

mov Data,Read

inc Read

rcall SendData

rcall SendStart

ldi SLA,SLA_R

rcall AdrRD

rcall GetData

st X+,Data

rcall Stop

cpi Read,0x49

brne cykle

end:

rjmp end*/



3. Экономическая часть

3.1 Метод сетевого планирования и управления

Метод сетевого планирования и управления является методом решения задач исследования операций, в которых необходимо оптимально распределить сложные комплексы работ (например, строительство большого промышленного объекта, выполнение сложного проекта и т.п.).

Методы СПУ используются при планировании сложных комплексных проектов, например, таких как:

строительство и реконструкция каких-либо объектов;

выполнение научно-исследовательских и конструкторских работ;

подготовка производства к выпуску продукции;

перевооружение армии;

развертывание системы медицинских или профилактических мероприятий.

Характерной особенностью таких проектов является то, что они состоят из ряда отдельных, элементарных работ. Они обуславливают друг друга так, что выполнение некоторых работ не может быть начато раньше, чем завершены некоторые другие. Например, укладка фундамента не может быть начата раньше, чем будут доставлены необходимые материалы; эти материалы не могут быть доставлены раньше, чем будут построены подъездные пути; любой этап строительства не может быть начат без составления соответствующей технической документации и т.д.

СПУ состоит из трех основных этапов.

1. Структурное планирование.

2. Календарное планирование.

3. Оперативное управление.

Структурное планирование начинается с разбиения проекта на четко определенные операции, для которых определяется продолжительность. Затем строится сетевой график, который представляет взаимосвязи работ проекта. Это позволяет детально анализировать все работы и вносить улучшения в структуру проекта еще до начала его реализации.

Календарное планирование предусматривает построение календарного графика, определяющего моменты начала и окончания каждой работы и другие временные характеристики сетевого графика. Это позволяет, в частности, выявлять критические операции, которым необходимо уделять особое внимание, чтобы закончить проект в директивный срок. Во время календарного планирования определяются временные характеристики всех работ с целью проведения оптимизации сетевой модели, которая улучшает эффективность использования какого-либо ресурса.

В ходе оперативного управления используются сетевой и календарных графики для составления периодических отчетов о ходе выполнения проекта. При этом сетевая модель может подвергаться оперативной корректировке, вследствие чего будет разрабатываться новый календарный план остальной части проекта.

3.2 Сетевой график и его построение

Сущность метода сетевого планирования и управления (СПУ) заключается в особом моделировании исследуемого процесса, а именно - создаётся информационно-динамическая модель задачи.

В качестве такой модели в методе СПУ используется графическая модель в виде сетевого графика. Весь комплекс операций в модели расчленён на отдельные, чётко определённые работы. Сетевой график изображается в виде ориентированного графа (множество вершин, соединённых направленными дугами).

Основными понятиями сетевых моделей являются понятия события и работы. Работа - это некоторый процесс, приводящий к достижению определенного результата и требующий затрат каких-либо ресурсов, имеет протяженность во времени.

Термин «работа» может иметь следующие значения:

1. действительная работа, требующая затрат времени и ресурсов на определённую операцию;

2. «ожидание» - т.е. процесс, не требующий затрат труда, но занимающий время (например, процесс отвердения бетона, высыхание краски и т.п.);

3. фиктивная работа, которая указывает на логическую связь между двумя или несколькими операциями, не требующая ни затрат времени, ни ресурсов. Она изображается на графике пунктирной линией (стрелкой) и указывает на то, что начало последующей операции, зависит от результатов предыдущей.

По своей физической природе работы можно рассматривать как:

? действие: заливка фундамента бетоном, составление заявки на материалы, изучение конъюнктуры рынка;

? процесс: старение отливок, травление плат;

? ожидание: ожидание поставки комплектующих, пролеживание детали в очереди к станку.

По количеству затрачиваемого времени работа, может быть:

? действительной, т.е. требующей затрат времени;

? фиктивной, не требующей затрат времени и представляющей связь между какими-либо работами: передача измененных чертежей от конструкторов к технологам, сдача отчета о технико-экономических показателях работы цеха вышестоящему подразделению.

Событие - момент времени, когда завершаются одни работы и начинаются другие. Событие представляет собой результат проведенных работ и, в отличие от работ, не имеет протяженности во времени. Например, фундамент залит бетоном, старение отливок завершено, комплектующие поставлены, отчеты сданы и т.д.

Таким образом, начало, и окончание любой работы описываются парой событий, которые называются начальным и конечным событиями. Поэтому для идентификации конкретной работы используют код работы (i, j), состоящий из номеров начального (i-го) и конечного (j-го) событий, например (2,4); (3,8); (9,10).

Рисунок 30 - Пример 1

На этапе структурного планирования взаимосвязь работ и событий изображаются с помощью сетевого графика, где работы изображаются стрелками, которые соединяют вершины, изображающие события. Работы, выходящие из некоторого события, не могут начаться, пока не будут завершены все операции, входящие в это событие.

Рисунок 31 - Пример 2

Событие, не имеющее предшествующих ему событий, т.е. с которого начинается проект, называют исходным событием.

Событие, которое не имеет последующих событий и отражает конечную цель проекта, называется завершающим.



Рисунок 32 - Пример 3

При построении сетевого графа необходимо следовать следующим

правилам:

длина стрелки не зависит от времени выполнения работы;

стрелка не обязательно должна представлять прямолинейный отрезок;

для действительных работ используются сплошные, а для фиктивных - пунктирные стрелки;

каждая операция должна быть представлена только одной стрелкой;

не должно быть параллельных работ между одними и теми же событиями, для избежание такой ситуации используют фиктивные работы;

следует избегать пересечения стрелок;

не должно быть стрелок, направленных справа налево;

номер начального события должен быть меньше номера конечного события;

не должно быть тупиковых событий, кроме завершающего;

не должно быть циклов.

Поскольку работы, входящие в проект могут быть логически связаны друг с другом, то необходимо всегда перед построением сетевого графика дать ответы на следующие вопросы:

какие работы необходимо завершить непосредственно перед началом рассматриваемой работы?

какие работы должны непосредственно следовать после завершения данной работы?

какие операции могут выполняться одновременно с рассматриваемой работой?

Таблица 2- Перечень работ и событий

События	Работы
Распределение тем дипломной работы	Анализирование предстоящей работы
Выбор темы дипломной работы	0.2 Сопоставление сложности предлагаемых тем с возможностями и интересами
Распределение и утверждение руководителей дипломных работ	0.3 Подписание заявления об утверждении темы дипломной работы
Тема и руководитель дипломной работы утверждены	3.4 Поиск общей информации, поиск элементной базы, поиск аналогов оборудования и составление пояснительной записки
Сбор информации по теме дипломной работы	4.5 Поиск информации Работа со специальной литературой
Разработка системы управления	5.7 Проектирование печатных плат, написание программы, подбор элементов.
Описана структурная схема работы устройства	6.7 Разработка принципиальной схемы 6.8 Разработка чертежей и структурной схемы.
Проектирование системы управления	7.9 Схема включения кварца и микроконтроллера.
Изготовление системы управления	8.10 Изготовление печатных плат, монтаж элементов, сборка корпуса.
Изготовление конструкции корпуса	9.11 Выбор материала, уточнение размеров, сборка.
Написание программы	10.13 Работа в программе AVR Sudio 4
Разработка чертежей	11.13 Разработка чертежей системы управления
Разработка части дипломной работы о безопасности и экологичности устройства	12.13 Работа со специальной литературой.
Разработка экономической части дипломной работы	13.14 Работа со специальной литературой, расчеты, а так же утверждение и подписание
Подписаны и утверждены все части дипломного проекта и чертежи	14.15 Утверждение и подписание экономической части проекта
Пояснительная записка готова	15.16 Оформление дипломного проекта
Дипломный проект готов	16.17 Распечатка дипломного проекта

3.3 Временные оценки

По каждой работе, включаемой в сетевой график, определяется потребность и материальных и трудовых ресурсах для ее выполнения, а также устанавливается продолжительность выполнения (временные оценки).

Продолжительность выполнения работ устанавливается либо с помощью действующих нормативов, либо по аналогии с ранее выполнившимися работами, либо на основе мнения специалисток. Следует иметь в виду, что в ряде случаев, когда время, необходимое для выполнения работ, связано с благоприятными или неблагоприятными условиями, в которых могут выполняться эти работы, используется усредненное время.

При использовании двух оценок (оптимистической и пессимистической) усредненное время для выполнения работ можно определить по формуле:

tож = (3tmin+2tmax)/5,

где tож - ожидаемое время выполнения данной работы;

tmin - оптимистическая оценка, т.е. продолжительность выполнения работ при наиболее благоприятных условиях;

tmax - пессимистическая оценка, т.е. продолжительность выполнения работы при самом неблагоприятном стечении обстоятельств;

К усредненным оценкам продолжительности выполнения работ прибегают при проведении научно-исследовательских, экспериментальных, опытно-конструкторских работ, работ по изготовлению и испытанию новых опытных образцов и т.п., когда сроки их выполнения зависят от многочисленных обстоятельств, не все из которых можно с достаточной точностью предвидеть. В этих случаях приходится использовать мнение специалистов по данным работам.

При установлении временных оценок специалисты определяют только продолжительности выполнения работ, но не их сроки. Более того, в целях недопущения субъективности оценки специалисты на данной стадии не должны быть осведомлены о желательных сроках выполнения работ. При построении сетевых графиков необходимо соблюдать определенные правила.



Таблица 3- Расчетные значения сетевого графика

Начальное событие, i	Конечное событие, j	Ожидаемое время, tож
0	1	2
0	2	2
0	3	2
1	4	7
2	4	7
3	4	7
4	5	7
4	6	7
4	7	7
5	8	3
6	8	3
7	8	3
8	9	4
8	11	10
9	10	4
10	12	6
11	13	10
12	13	6
13	14	4
14	15	5
15	16	6
16	17	4

Рисунок 33 - Сетевой график выполнения дипломной работы

На основании вышеизложенного можно утверждать, что методы сетевого планирования и управления обеспечивают руководителей и исполнителей на всех участках работы обоснованной информацией, которая необходима им для принятия решений по планированию, организации и управлению. А при использовании вычислительной техники СПУ является уже не просто одним из методов планирования, а автоматизированным методом управления производственным процессом.



4. Безопасность и экологичность работы

4.1 Краткое назначение робота и требование к оператору

Дипломная работа посвящена разработке равновесного балансирующего одноосного робота (далее робота). Это электрическое транспортное средство с системой самобалансировки и с дистанционным управлением.

Управление организованно по средствам радиоприёмника-передатчика стандартным консольным элементом управления (аналоговым джойстиком). Роботом управляет оператор.

Компактные размеры и способность поддерживать равновесие позволяют роботу не занимать много места.

Равновесный балансирующий одноосный робот относится к напольному безрельсовому колесному транспорту, безопасность эксплуатации которого определяют «Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации промышленного транспорта (напольного безрельсового колесного транспорта)».

Правила распространяются на операторов, эксплуатирующих или обеспечивающих эксплуатацию промышленного напольного безрельсового колесного транспорта внутри (между корпусами, цехами, участками, отделениями, службами, складами, торговыми залами и другими объектами) организации, а так же устанавливают единые требования безопасности к рабочим местам и организации работ к однотипным производственным процессам при эксплуатации и обслуживании транспортных средств.

Оператор, эксплуатирующий промышленный напольный безрельсовый колесный транспорт обязан:

соблюдать требования охраны труда;

правильно применять средства индивидуальной и коллективной защиты;

проходить обучение безопасным методам и приемам выполнения работ, инструктаж по охране труда, стажировку на рабочем месте и проверку знаний требований охраны труда;

немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе и о появлении признаков острого профессионального заболевания (отравления);

проходить обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (в течение трудовой деятельности) медицинские осмотры (обследования).

Оператор, эксплуатирующий промышленный напольный безрельсовый колесный транспорт, должен быть обучен, аттестован, допущен к самостоятельной работе в установленном порядке и ему создаются условия для безопасного и безаварийного производства работ, включая техническое и организационное обеспечение этих работ, обеспечение средствами защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов, четкое распределение обязанностей и ответственности среди исполнителей работ.

4.2 Выявление вредных и опасных производственных факторов и их источники

Основными опасными и вредными производственными факторами по ГОСТ 12.0.003-74* "ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация" при эксплуатации транспортных средств являются:

а) движущиеся транспортные средства, перевозимые грузы;

б) повышенная загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны;

в) неблагоприятный микроклимат;

г) повышенные уровни шума рабочей зоны;

д) недостаточная освещенность;

е) токсические воздействия паров электролита;

ж) пожароопасность вследствие неисправности в системе питания

двигателя или аккумулятора;

з) режим труда и отдыха.

Источником опасности движущихся транспортных средств является, скорость движения транспортных средств, ширина проездов состояние транспортных путей, интенсивности людских потоков. В производственных помещениях с использованием робота скорость движения транспортных средств не должна превышать 5 км/ч, а расстояние от границы проезжей части до элементов конструкции зданий и оборудования должно быть не менее 0,5 м, при движении людей - не менее 0,8 м.

Повышенная загазованность создается выбросами окиси углерода в отработанных газах транспортных средств с бензиновыми двигателями и дымность транспортных средств с дизельными двигателями.

Неблагоприятный микроклимат создается отклонениями от допустимых значений температуры, влажности и скорости движения воздуха помещения в котором эксплуатируется робот.

Шум создается двигателями транспортного средства и оборудованием, находящимся в производственном помещении.

В производственных помещениях и на местах производства работ с повышенным уровнем шума для оповещения и опознания движущегося транспортного средства дополнительно к звуковой сигнализации применяется световая сигнализация.

4.3 Оценка воздействия на человека вредных и опасных факторов и меры, предусмотренные для создания безопасных условий труда

Шум рабочей зоны

Интенсивное шумовое воздействие на организм человека неблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно - сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха по типу кохлеарного неврита.

В машиностроительных предприятиях, где целесообразно использование робота источниками шума являются работающие станки и механизмы, двигатели, электрические машины. По результатом аттестации рабочих мест средний уровень шума этим предприятиям соответствует 96 дБА.

Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 "Шум, общие требования безопасности" (изменение I.III.89) и СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные и тональные. По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

В данной дипломной работе источником шума являются шаговые двигатели транспортного средства и шум станков и агрегатов производственного помещения, в котором используется робот.

Шаговым двигателям свойственен нежелательный эффект, называемый резонансом. Явление резонанса появляется в шаговом двигателе, благодаря периодичности и дискретности усилий, которые прикладываются к его ротору. Это явление однозначно является негативным, и оно возникает абсолютно во всех ШД, в виде падения крутящего момента, появления шума и вибраций. Причина появления резонанса в данном случае - это совпадения частоты шагов с собственной частотой ротора двигателя. Резонанс может привести к снижению синхронности работы, пропуску шагов или даже полной остановке двигателя. Для устранения резонанса используется современные контроллеры шаговых двигателей с функцией подавления резонанса.

В качестве общей характеристики шума на рабочих местах (табл. 4) в целях нормировании применяется оценка уровня звука в дБ(А), зависящая от тяжести и напряженности труда работника.

Таблица 4 - Предельные уровни звука, дБ (А), на рабочих местах

Категория напряженности труда	Категория тяжести труда
	I. Легкая	II. Средняя	III. Тяжелая	IV. Очень тяжелая
I. Мало напряженный	80	80	75	75
II. Умеренно напряженный	70	70	65	65
III. Напряженный	60	60	-	-
IV. Очень напряженный	50	50	-	-

Характер работы оператора соответствует категории труда по напряженности - умеренно напряженный, а по тяжести труда - средний труд II степени. Уровень шума на рабочем месте оператора по нормам таблицы 4 не должен превышать 70дБА. Для снижения уровня шума используется звукоизолирующая кабина.

Учитывая, что уровень шума предприятия 96 дБА. Необходимо разработать мероприятия по борьбе с шумом.

Необходимые мероприятия по борьбе с шумом - это технические мероприятия, которые проводятся по трем главным направлениям:

- устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;

- ослабление шума на путях передачи;

- непосредственная защита работающих.

Снижение шума в источнике достигается путем совершенствования конструкции или схемы той части оборудования, которая производит шум, использования в конструкции материалов с пониженными акустическими свойствами, оборудования на источнике шума дополнительного звукоизолирующего устройства или ограждения, расположенного по возможности ближе к источнику.

Значительным эффектом снижения шума от оборудования дает применение акустических экранов, отгораживающих шумный механизм от рабочего места или зоны обслуживания машины.

Одним из наиболее простых технических средств борьбы с шумом на путях передачи является звукоизолирующая кабина, которая защищает оператора робота от шума предприятия.

Учитывая, что с помощью технических средств в настоящее время не всегда удается решить проблему снижения уровня шума большое внимание уделяться применению средств индивидуальной защиты (беруши, наушники и др.). Эффективность средств индивидуальной защиты может быть обеспечена их правильным подбором в зависимости от уровней и спектра шума, а также контролем над условиями их эксплуатации.

4.4 Микроклимат

Микроклимат производственных помещений, в которых используется робот, определяется сочетанием температуры, влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей и их тепловым излучением. Параметры микроклимата определяют теплообмен организма человека и оказывают существенное влияние на функциональное состояние различных систем организма, самочувствие, работоспособность и здоровье.

Температура в производственных помещениях является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия производственной среды.

Высокие температуры оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека. Работа в условиях высокой температуры сопровождается интенсивным потоотделением, что приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водорастворимых витаминов, вызывает серьезные и стойкие изменения в деятельности сердечно - сосудистой системы, увеличивает частоту дыхания, а также оказывает влияние на функционирование других органов и систем - ослабляется внимание, ухудшается координация движений, замедляются реакции и т.д.

При воздействии на организм человека отрицательных температур наблюдается сужение сосудов пальцев рук и ног, кожи лица, изменяется обмен веществ. Параметры микроклимата производственных помещений зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции. Метеорологические условия для рабочей зоны производственных помещений регламентируются ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96.

Принципиальное значение в нормах имеет раздельное нормирование каждого компонента микроклимата: температуры, влажности, скорости движения воздуха.

В рабочей зоне оператора робота должны обеспечиваться параметры микроклимата, соответствующие оптимальным значениям.

Таблица 5 - Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, °С	Температура поверхностей, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iа (до 139)	22 - 24	21 - 25	60 - 40	0,1
	Iб (140 - 174)	21 - 23	20 - 24	60 - 40	0,1
	IIа (175 - 232)	19 - 21	18 - 22	60 - 40	0,2
	IIб (233 - 290)	17 - 19	16 - 20	60 - 40	0,2
	III (более 290)	16 - 18	15 - 19	60 - 40	0,3
Теплый	Iа (до 139)	23 - 25	22 - 26	60 - 40	0,1
	Iб (140 - 174)	22 - 24	21 - 25	60 - 40	0,1
	IIа (175 - 232)	20 - 22	19 - 23	60 - 40	0,2
	IIб (233 - 290)	19 - 21	18 - 22	60 - 40	0,2
	III (более 290)	18 - 20	17 - 21	60 - 40	0,3



Основные процессии машинного производства имеют категорию II а, б, а оператор робота категории I а, поэтому параметры микроклимата, реализуемые на предприятии не соответствуют условиям труда оператора.

Борьба с неблагоприятным влиянием производственного микроклимата осуществляется с использованием технологических, санитарно-технических и медико-профилактических мероприятий.