Проектирование одноосного балансирующего робота Segway

К группе санитарно-технических мероприятий относятся средства локализации тепловыделений и теплоизоляции, направленные на снижение интенсивности теплового излучения и тепловыделений от оборудования.

Применяемыми средствами снижения тепловыделений являются:

покрытие нагревающихся поверхностей и парогазотрубопроводов теплоизоляционными материалами (стекловата, асбестовая мастика, асботермит и др.); герметизация оборудования; применение отражательных, теплопоглотительных и теплоотводящих экранов;

устройство вентиляционных систем;

использование индивидуальных средств защиты.

К медико-профилактическим мероприятиям относятся: организация рационального режима труда и отдыха; обеспечение питьевого режима; повышение устойчивости к высоким температурам путем использования фармакологических средств (прием дибазола, аскорбиновой кислоты, глюкозы), вдыхания кислорода; прохождение предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров.

Мероприятия по профилактике неблагоприятного воздействия холода должны предусматривать задержку тепла - предупреждение выхолаживания производственных помещений, подбор рациональных режимов труда и отдыха, использование средств индивидуальной защиты, а также мероприятия по повышению защитных сил организма.

В районе со среднемесячной температурой наружного воздуха в самый холодный месяц года -15 °С и ниже наружные ворота в производственных помещениях дооборудуются тепловой завесой.

Для обеспечения оптимальных условий труда оператора в производственном цехе кабина оператора оборудуется кондиционером.

4.5 Освещенность производственных помещений

сигвей драйвер гироскоп микроконтроллер

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции, безопасности труда и снижению травматизма на участке.

Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. В зависимости от источника света производственное освещение может быть двух видов естественное и искусственное.

Естественное освещение подразделяется на (боковое, осуществимое через световые проемы в наружных стенах; верхнее, осуществимое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Искусственное освещение может быть двух систем - общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Проектируемый участок имеет общее искусственное освещение с равномерным расположением светильников, т.е. с одинаковыми расстояниями между ними.

Источниками света являются дуговые ртутные лампы ДРЛ (дуговые ртутные), они представляют собой ртутные лампы высокого давления с исправной цветностью. Лампа состоит из кварцевой колбы (пропускающей ультрафиолетовые лучи), которая заполнена парами ртути при давлении 0.2/0.4 Мпа, с двумя электродами и внешней стеклянной колбы, покрытой люминофором.

Необходимые уровни освещенности нормируются в соответствии со СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" в зависимости от точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения".

4.6 Расчет светильной установки системы общего освещения

Наименьший размер объекта различения оператора равный 0.5 - 1 мм, соответствует зрительной работе средней точности (IV разряд). Для зрительной работы средней точности необходима освещенность 400 лк.

Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод коэффициента использования.

Для механических цехов с комбинированной освещенностью 400 лк, при высоте помещения 5м, выбираем дуговые ртутные люминесцентные лампы ДРЛ.

Этим лампам соответствует светильник РСП 05.

Определим расстояние между соседними светильниками или их рядами

L = h *1,25 м, (1.1)

где 1,25 - величина, зависящая от кривой светораспределения светильника.

h - расчетная высота подвеса светильников, h=3,5 м от уровня пола.

L = 3.5*1.25 = 4.375 м

Принимаем L = 4м.

Определим необходимое значение светового потока лампы:

, (1.2)

где Ен - нормируемая освещенность: Ен = 400 лк

S - освещаемая площадь цеха = 720 м2

Кз - коэффициент запаса с учетом запыленности выбран: Кз = 1.5;

Z - коэффициент неравномерности освещения для ламп ДРЛ: Z = 1.11;

N - число светильников = 63 шт.

в - зависит от типа светильника, индекса помещения i, коэффициента отражения n, стен с и других условий освещенности. Принимаем равной 0,59.

Подставляя известные величины в формулу (1.2), получим:

По рассчитанному световому потоку выбираем лампу ДРЛ-250.

Определение мощности светильной установки:

Dy = Pл*N Вт, (1.3)

где Рл - мощность лампы, Рл = 125 Вт.

Подставляя известные величины в формулу (1.3), получим:

Dy = 125*63 = 7875 Вт.

4.7 Аккумуляторные батареи

Литий - ионный аккумулятор (Li-ion) - тип электрического аккумулятора, который широко распространен в современной бытовой электронной технике и находит свое применение в качестве источника энергии в электромобилях. Аккумуляторы крайне чувствительны к превышению напряжения при заряде, аккумулятор может загореться. При всех своих положительных свойствах Li-ion,батареи имеют и отрицательные стороны. Вот основные:

Главными недостатками современных литий - ионных батарей является их высокая стоимость и все еще низкая экологичная безопасность;

Использование Li-ion аккумуляторов в электромобиле не может иметь массовый характер, так как производство лития ограниченно;

Литиевые батареи достаточно быстро стареют, вне зависимости от того работает ли аккумулятор или просто лежит без дела.

Холод способствует быстрому разряду батареи. В тоже время низкая температура (3-5 С) является важным фактором, сдерживающим потерю емкости при их хранении.

Основными требованиями к процессам обслуживания аккумуляторных батарей:

Для транспортирования аккумуляторных батарей при их обслуживании должны применяться ручные грузовые тележки, платформы которых исключают возможность падения батарей при транспортировании.

Для осмотра аккумуляторных батарей и контроля степени их зарядки необходимо пользоваться переносными светильниками во взрывобезопасном исполнении на напряжение в сети не выше 42 В, термометром, ареометром, нагрузочной вилкой и т.п.

Проверка степени зарядки аккумуляторной батареи нагрузочной вилкой производится при закрытых пробках аккумуляторных банок.

Зарядка аккумуляторных батарей проводится в специально отведенных для этого местах или помещениях, оборудованных вытяжной вентиляцией, средствами пожаротушения и нейтрализации пролитого электролита. Зарядка аккумуляторных батарей производится при открытых пробках аккумуляторных банок и включенной вытяжной вентиляции.

Аккумуляторные батареи, устанавливаемые на зарядку, соединяются проводами с наконечниками, обеспечивающими плотный контакт с клеммами батареи и исключающими искрение.

Подключение аккумуляторной батареи к зарядному устройству и ее отключение производится при выключенном зарядном устройстве.

После окончания работ, связанных с обслуживанием или ремонтом аккумуляторных батарей, необходимо тщательно с мылом вымыть руки, лицо и принять душ.

При обслуживании аккумуляторных батарей не допускается:

а) курить, пользоваться в помещении зарядной станции открытым огнем, нагревательными электрическими приборами;

б) хранить бутыли с серной кислотой или сосуды со щелочью в количествах, превышающих суточную потребность; хранить порожнюю тару из-под них;

в) хранить в одном помещении и совместно производить зарядку кислотных и щелочных аккумуляторов;

г) хранить продукты питания и принимать пищу в помещении аккумуляторной.

Работники, обслуживающие аккумуляторные батареи, обучены, обеспечены специальной одеждой и другими средствами индивидуальной защиты и допущены к работе в установленном порядке.

При замене аккумуляторных батарей на транспортных средствах с электрическим приводом должна применяться изолированная подвеска. При использовании рычажного подъемника аккумуляторные батареи должны сниматься с транспортного средства с принятием мер, исключающих замыкание элементов или клеммных выводов аккумуляторных батарей.

4.8 Режим труда и отдыха

Разработка режима труда и отдыха основана на понятии рабочего времени и времени отдыха. Кроме того, важным вопросам является назначение перерывов (частота и их продолжительность).

Динамика работоспособности человека - это научная основа разработки рационального режима труда и отдыха, а так же величина переменная и связано это с изменениями характера протекания физиологических и психических функций в организме.

Высокая работоспособность при любом виде деятельности обеспечивается только в том случае, когда трудовой ритм совпадает с естественной периодичностью суточного ритма физиологических функций организма. В связи с установившейся суточной периодикой жизнедеятельности в различные отрезки времени организм человека неодинаково реагирует на физическую и нервно-психическую нагрузку, а его работоспособность и производительность труда в течение суток подвержены определенным колебаниям. В соответствии с суточным циклом наивысший уровень работоспособности отмечается в утренние и дневные часы с 8 до 20 часов. Минимальная работоспособность (в ночные часы). Особенно неблагоприятен промежуток от 1 до 3(4 часов ночи).

Для оператора с большими физическими усилиями или повышенным нервным напряжением должен делать следующие перерывы: первый и второй по 5 мин через каждый час работы, перерыв на прием пищи 30 мин через 2,5-3 ч после второго перерыва и третий 10 мин через 1,5 ч после перерыв на обед и четвертый на 10 мин за 1 ч до окончания работы (В, Г, Д, Е).

Недопустим перенос перерывов на конец рабочего дня с правом ухода с работы раньше конца смены. Излишне длительные перерывы (по 30-40 мин) ведут к нарушению рабочей обстановки и трудового ритма и требуют дополнительного времени и усилий на повторное врабатывание.

Существенное значение имеет и форма отдыха. Отдых может быть активным и пассивным. Для оператора, у которого работа с небольшими физическими усилиями рекомендуется активный перерыв. Кроме регламентируемых внутрисменных перерывов между трудовыми действиями целесообразно делать паузы продолжительностью в несколько секунд. Наличие микропауз обеспечивает необходимую ритмичность в работе, способствует поддержанию оптимального темпа, напряженности труда и снижения утомления.

В периоды развивающегося утомления вводят регламентированные перерывы в работе, способствующие восстановлению физиологических функций организма. Снижение работоспособности, обусловленное развитием утомления в середине рабочего дня, предотвращается введением перерыва на обед достаточной длительности.

Перерыв на обед предназначен не только для приема пищи, но и для отдыха. Наиболее целесообразно его предоставлять в середине рабочего дня и не позже чем через 3-4 ч (при 6-8-часовом рабочем дне) с отклонениями в пределах 30 мин. Оптимальная длительность обеденного перерыва должна быть от 30 до 60 мин. Согласно научным данным, время для нормального приема пищи во время обеда составляет 18-20 мин. Кроме того, необходимо еще 10-15 мин на санитарно-гигиенические процедуры (личные надобности), дорогу от рабочего места до столовой и обратно и на получение обеда. Возможные затраты времени на отдельные элементы обеденного перерыва при различной его продолжительности показаны в табл. 6. Длительность обеденного перерыва должна устанавливаться с учетом удаленности от рабочих мест помещений столовых, количества в них посадочных мест, пропускной способности, обусловливающих необходимый отдых для снятия утомления. Несоблюдение нормативной длительности обеденных перерывов приводит к внутрисменным потерям от 3 до 5 % рабочего времени.

Таблица 6 - Затраты времени на отдельные элементы обеденного перерыва при различной его продолжительности

Эффективность режимов труда и отдыха во многом зависит от функциональных изменений в организме человека в течение суток. В различные отрезки времени организм человека не одинаково реагирует на физическую и нервно-психическую нагрузку, его работоспособность и производительность труда в течение суток подвержены колебаниям. Поэтому при проектировании суточного режима определяется количество смен в рабочем дне, продолжительность смены, ее начало и окончание. Количество смен в рабочем дне устанавливают дифференцированно по сезонам года в зависимости от вида выполняемых работ и их напряженности.

В данной части дипломной работы были рассмотрены все этапы расчета оптимальных условий на рабочем месте, параметры освещения в помещении. При расчетах были соблюдены требования и условия соответствующих СанПиН и СНиП. В результате проделанной работы было установлено оптимальное расположение светильников в производственном помещении, был выполнен расчет освещенности и необходимого количества ламп для ее обеспечения. В расчете используются лампы дневного света. Анализируя полученные в работе данные можно сделать вывод о том, что для рассматриваемого рабочего места пользователя были обеспечены оптимальные условия освещения.

Заключение

Итогом дипломной работы по теме: «Разработка равновесного балансирующего одноосного робота» стало создание робота. В ходе работы над проектом были решены следующие задачи. Проведен анализ имеющейся информации по данной теме, использовались справочники по теоретической механике, электронике, охране труда и т.д. При проектировании данной системы использовались знания по начертательной геометрии и навыки работы в программном обеспечении Компас. В ходе конструирования робота были использованы подручные средства.

В ходе испытаний робот показал свою надежность и простоту в эксплуатации. Мобильность и малозатратность разработки позволяет её широко использовать. Серьёзных недостатков в эксплуатации выявлено не было.

Список литературы

1. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - Чел.: Металлургия, 1989. - Т.1. - 350 с.

2. Мортон Д. Микроконтроллеры AVR. Вводный курс.

3. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR Семейства MEGA.-М.: Додэка-ХХ1, 2007. - 592 с.

4. Гребнёв В.В. Микроконтроллеры AVR фирмы Atmel. - М.: Радиософт, 2002.-176 с.

5. А.В. Белов. Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике, 2007.

6. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления. - М.: Мир, 1987.

7. Шпак Ю.А. Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров. МК-Пресс, Киев, 2006.

8. Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR. Схемы, алгоритмы, программы.

9. Справочник Конструктора - машиностроения. Том 3 издание 5. Анурьев В.И. - М.: Машиностроение, 1978г., стр. 85.

10. Великанов К.М., Власов В.Ф., Карандашова К.С. Экономика и организация производства в дипломных проектах, 3-е изд. Л.: Машиностроение, 1977, 207 с.

11. Гармат-Курек Л.И. Экономическое обоснование дипломных проектов. «Высшая школа», М. - 1979.

12. «Анализ несчастных случаев на производстве. Охрана труда, практикум» 98/2 М.

13. Евтушенко Н.Г., Кузьмин А.П. «Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций» М. 94.

14. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков. - 4-е изд. испр. и доп. М.: Высшая школа, 2004. - 606 с.

Размещено на Allbest.ru