The object of research, development or design (in Russian) : алгоритмы управления роботом-манипулятором, аддитивные покрытия, цифровые 3D модели и изображения

The object of research, development or design (in Kazakh) : роботом-манипуляторды басқару алгоритмдері, аддитивті жабындар, цифрлық 3D модельдер мен кескіндер

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является разработка научных основ аддитивной технологии роботизированного микроплазменного напыления покрытий с фокусом на создании новых алгоритмов управления роботом-манипулятором для выполнения 3D сканирования и аддитивного микроплазменного напыления функциональных покрытий.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – функционалды жабындарды 3D сканерлеуді және аддитивті микроплазмалық бүрку үшін роботтық манипуляторды басқарудың жаңа алгоритмдерін құруға назар аудара отырып, жабындарды роботты микроплазмалық бүрку үшін аддитивті технологияның ғылыми негіздерін әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : методы теории автоматического управления, методы математического компьютерного моделирования, включая симуляционный подход - тестирование разработанных алгоритмов в программах-симуляторах для определения качества переходных процессов, методы регрессионного анализа, экспериментальные методы исследования структуры и свойств покрытий (методы электронной микроскопии, рентгеноструктурного фазового анализа, профилометрии, механических испытаний)

Методы исследования (на казахском) : автоматтық басқару теориясының әдістері, математикалық компьютерлік модельдеу әдістері, соның ішінде ауысу процестерінің сапасын анықтау үшін әзірленген алгоритмдерді симулятор бағдарламаларында сынауға негізделген симуляциялық тәсіл, регрессиондық талдау әдістері, жабындардың құрылымы мен қасиеттерін зерттеудің эксперименттік әдістері (электронды микроскопия әдістері, рентгендік құрылымдық фазалық талдау, профилометрия, механикалық сынақтар әдістері).

Obtained results and novelty (in Russian) : Научная новизна проекта заключается в том, что впервые разработаны и протестированы новые алгоритмы управления роботом-манипулятором и в целом научные основы аддитивной роботизированной технологии термического плазменного напыления. Роботизированное напыление выполняется с предварительным сканированием объекта тем же роботом-манипулятором, после чего автоматически генерируется перемещение робота по автоматически планируемой траектории, повторяющей форму объекта сканирования. Новые алгоритмы включают алгоритм управления по методу компенсации динамики объекта и возмущений и управление с автоматическим планированием траектории робота методами дискретного внешнего исчисления по данным 3D-сканирования. Существенное отличие нового метода автоматического планирования траектории состоит в использовании процедуры расчета поля геодезических расстояний с вычислением функции расстояний в каждом узле сетки, без сдвига стартовой кривой, что обеспечивает преимущество в скорости вычислений. Впервые методами роботизированного микроплазменного напыления получены покрытия с контролируемой равномерной толщиной и заданной пористостью на имплантатах аддитивного производства со сложной трабекулярной поверхностью и показано, что состав и адгезия покрытий соответствуют международному стандарту качества для термоплазменных покрытий, а коэффициент использования материала максимальный за счет выбора и поддержания оптимальных параметров напыления

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаның ғылыми жаңалығы алғаш рет робот-манипуляторды басқарудың жаңа алгоритмдері және жалпы термиялық плазмалық бүркудің аддитивті роботталған технологиясының ғылыми негіздері әзірленіп, сынақтан өткізілгенінде. Роботталған бүрку процесі сол робот-манипулятор арқылы объектіні алдын ала сканерлеу арқылы жүзеге асырылады, содан кейін сканерленген объектінің формасын қайталайтын автоматты түрде жоспарланған траектория бойынша робот қозғалысы автоматты түрде жасалады. Жаңа алгоритмдер объектінің динамикасы мен кедергілерін өтеу әдісі бойынша басқару алгоритмін және 3D-сканерлеу деректеріне негізделген дискретті сыртқы есептеу әдістерімен робот траекториясын автоматты жоспарлау арқылы басқаруды қамтиды. Жаңа автоматты траекторияны жоспарлау әдісінің маңызды ерекшелігі бастапқы қисықты жылжытпай, әрбір тор түйінінде қашықтық функциясын есептеу арқылы геодезиялық қашықтықтар өрісін есептеу процедурасын пайдалануда, бұл есептеу жылдамдығы бойынша артықшылық береді. Алғаш рет күрделі трабекулярлы беті бар аддитивті өндіріс импланттарына роботталған микроплазмалық бүрку әдістерімен біркелкі қалыңдығы және белгілі бір кеуектілігі бар жабындар алынып, жабындардың құрамы мен адгезиясы термоплазмалық жабындарға арналған халықаралық сапа стандартына сәйкес келетіні және бүрку параметрлерін оңтайлы таңдау және қолдау есебінен материалды пайдаланудың коэффициенті ең жоғары болатыны дәлелденді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Использование роботизированного сканирования и новых алгоритмов управления роботом-манипулятором, а также научно подобранных на основе регрессионного анализа оптимальных параметров микроплазменного напыления обеспечивает точность сканирования не хуже 1% и точность восстановления 3Д-поверхности с отклонением не более 1% ;точное поддержание дистанции напыления (до 0,06 мм) и скорости перемещения источника (до 0,10 мм/с), равномерную толщину покрытия с отклонением не более 1% от заданного значения в мкм, заданный диапазон пористости (от 4% до 20%), коэффициент использования материала покрытия не менее 90% и в целом увеличение производительности процесса за счет использования роботизированного процесса сканирования и термоплазменного напыления.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Роботталған сканерлеуді және робот-манипуляторды басқарудың жаңа алгоритмдерін, сондай-ақ регрессиондық талдау негізінде ғылыми түрде таңдалған микроплазмалық бүркудің оңтайлы параметрлерін қолдану сканерлеу дәлдігін 1%-дан аспайтын ауытқумен және 3D-бетті қалпына келтіру дәлдігін 1%-дан аспайтын ауытқумен қамтамасыз етеді; бүрку қашықтығын (0,06 мм-ге дейін) және көздің қозғалу жылдамдығын (0,10 мм/с-қа дейін) дәл сақтау, жабынның қалыңдығын микронмен берілген мәннен 1%-дан аспайтын ауытқумен біркелкі ұстап тұру, берілген кеуектілік диапазонын (4%-дан 20%-ға дейін), жабын материалының пайдалану коэффициентін кемінде 90% және роботталған сканерлеу және термоплазмалық бүрку процесін қолдану арқылы жалпы процестің өнімділігін арттыруды қамтамасыз етеді.

Level of implementation (in Russian) : Разработанные алгоритмы роботизированного сканирования и управления роботом, выполняющим термоплазменное напыление покрытий протестированы в симуляторах и на производственном участке для получения биосовместимого покрытия на трабекулярной поверхности имплантата., таким образом, выполнены лабораторные испытания. Для внедрения предлагается 1 программа для ЭВМ Свидетельство №38548 от 21 августа 2023г. Название объекта: Восстановление поверхности по данным сканирования. Авторы: Кадыролдина А.Т., Құсайын-Мұрат Ә.Т., Толыкбаева М.Б. Программа предназначена для восстановления поверхности по данным точечного 3D сканирования.

Level of implementation (in Kazakh) : Роботталған сканерлеу және термоплазмалық жабындарды бүркуді орындайтын роботты басқару үшін әзірленген алгоритмдер симуляторларда және өндірістік учаскеде имплантаттың трабекулярлы бетіне биосәйкестендірілген жабын алу үшін сынақтан өтті, осылайша зертханалық сынақтар жүргізілді. Енгізу үшін бір ЭВМ бағдарламасы ұсынылады: Сертификат №38548 , 2023 жылғы 21 тамыз. Объектінің атауы: Сканерлеу деректері бойынша бетті қалпына келтіру. Авторы: Кадыролдина А.Т., Құсайын-Мұрат Ә.Т., Толыкбаева М.Б. Бағдарлама нүктелік 3D сканерлеу деректері бойынша бетті қалпына келтіруге арналған.

Efficiency (in Russian) : Применение разработанных алгоритмов управления роботом-манипулятором позволяет обеспечить робастность системы и повысить эффективность процессов 3D сканирования и напыления аддитивных покрытий. Использование новых алгоритмов управления роботом-манипулятором позволяет обеспечить функциональность структурных компонентов нового аддитивного производства (микроплазмотрон, робот-манипулятор, система 3D сканирования) и и и прецизионное напыление покрытий заданной толщины и пористости на подложки сложной формы, повысив эффективность процесса микроплазменного напыления за счет сокращения времени процессов программирования робота при переходе к новой штучной детали, так как перепрограммирование выполняется автоматически, как и генерация движения рабочего инструмента по 3Д траектории, и обеспечив эффективное расходование дорогостоящего порошка- материала покрытия и снижение расхода электроэнергии

Efficiency (in Kazakh) : Робот-манипуляторды басқарудың әзірленген алгоритмдерін қолдану жүйенің орнықтылығын қамтамасыз етіп, 3D сканерлеу және аддитивті жабындарды бүрку процестерінің тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Робот-манипуляторды басқарудың жаңа алгоритмдерін қолдану жаңа аддитивті өндірістің құрылымдық компоненттерінің (микроплазмотрон, робот-манипулятор, 3D сканерлеу жүйесі) функционалдығын қамтамасыз етеді және күрделі пішінді негіздерге берілген қалыңдық пен кеуектіліктегі жабындарды дәл бүркуді жүзеге асырады, микроплазмалық бүрку процесінің тиімділігін арттырады. Бұл роботты жаңа бөлшекке бейімдеу кезінде бағдарламалау уақытын қысқартуға ықпал етеді, себебі қайта бағдарламалау және жұмыс құралының 3D траектория бойынша қозғалысын генерациялау автоматты түрде жүзеге асады. Сонымен қатар, жабын материалы ретінде қымбат тұратын ұнтақты тиімді пайдалануды және электр энергиясын үнемдеуді қамтамасыз етеді.

Field of application (in Russian) : робототехника, медицина, автоматизация и управление, машиностроение

Field of application (in Kazakh) : робототехника, медицина, автоматтандыру және басқару, машина жасау