Для студентов специальности «Мехатроника» направления «Мехатроника и робототехника» тематика дипломного проектирования может базироваться на разработке и исследовании мехатронных и электромеханических устройств различного назначения, систем автоматического и автоматизированного управления механическими объектами, приборов точной механики, устройств контроля параметров технологических процессов при производстве изделий и т.п. Дипломные проекты указанного профиля должны содержать разработки исполнительных устройств, систем и комплексов, в которых основой является механическая часть (машина, агрегат, установка), но управление осуществляется с помощью электронных устройств, как правило, компьютерных.
Темы дипломных проектов также могут быть посвящены разработке новой прогрессивной технологии на базе принципов мехатроники, разработке и использованию новых физических принципов изготовления изделий и соответствующего оборудования, измерения и контроля их параметров, а также разработке устройств специального назначения.
Темы дипломных работ и дипломных проектов предлагаются сотрудниками выпускающей кафедры или формируются ими совместно с сотрудниками внешних организаций. Темы утверждаются сначала заведующим кафедрой, а затем распоряжением по факультету. Студент может предложить свою тему выпускной работы с необходимым обоснованием ее разработки. За актуальность, соответствие тематики выпускной работы профилю специальности «Мехатроника» (направления «Мехатроника и робототехника»), руководство и организацию ее выполнения несет ответственность выпускающая кафедра и непосредственно руководитель дипломной работы или дипломного проекта.
Рекомендуется выдавать такие темы выпускной работы, которые являются продолжением ранее проводившейся исследовательской работы студента или идут в развитие курсового проекта. Возможна разработка комплексных тем, когда одна сложная тема прорабатывается группой из двух-трех дипломников, допускается привлечение в коллектив дипломников других кафедр под общим руководством одного руководителя. В дипломных заданиях на такую тему должно быть четко указано, какие разделы общей темы выполняются в каждом дипломном проекте.
В выпускной квалификационной работе должны ставиться только такие задачи, пути решения которых, известны руководителю. Не допускается ставить задачи, возможность решения которых проблематична или которые требуют открытий или изобретений. Однако постановка задачи должна способствовать творческой работе студента над проектом и требовать самостоятельного принятия решений по отдельным техническим вопросам.
Тематика дипломного проекта (работы) может быть посвящена:
- проектированию новой мехатронной или робототехнической системы, подсистемы или устройства;
- модернизации ранее спроектированной системы, подсистемы или устройства;
- теоретическим или экспериментально-теоретическим исследованиям, направленным на решение какой-либо прикладной задачи;
- созданию научно и учебно-методических материалов;
- разработке какого-либо иного интеллектуального продукта.
Научные исследования, как правило, проводятся студентом под руководством преподавателя в течение продолжительного времени на четвертом-пятом курсах обучения. При подготовке дипломной работы, такие результаты лишь завершаются и обобщаются. Создание иных интеллектуальных продуктов, например, научно-методических или учебно-методических, может производиться в период подготовки дипломной работы.
В случае проведения экспериментальных исследований и испытаний необходимы программа и методика выполнения экспериментальных работ, описание результатов экспериментальных исследований.
4. ТРЕБОВАНИЯ И ОБЩИЕ указания ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ
Выпускная квалификационная работа инженера по направлению «Мехатроника и робототехника» представляет собой законченную разработку - дипломный проект или дипломную работу, в которой решается задача проектирования мехатронного узла, модуля или агрегата многокомпонентной мехатронной робототехнической системы. При этом, анализируются решаемые с помощью проектируемого оборудования задачи, обосновываются требования к системе в целом, к ее отдельным подсистемам, модулям и компонентам, по этим требованиям проводится проектирование отдельных модулей, узлов и устройств. Методами компьютерного моделирования проводится исследование и оптимизация системы и ее отдельных подсистем, разрабатывается технологический процесс изготовления и сборки отдельных модулей и компонентов системы, осуществляется экономическое обоснование проекта, поводится его анализ с точки зрения экологии, эргономики и безопасности эксплуатации.
Основной целью дипломного проектирования является выполнение студентом самостоятельной проектной или научно-исследовательской работы, результаты которой подтверждают квалификацию инженера по направлению «Мехатроника и робототехника». Основным отчётным материалом в части выполнения является пояснительная записка к дипломному проекту и необходимые графические материалы, включающие чертежи и демонстрационные плакаты.
Технология дипломного проектирования включает следующие основные этапы: поиск научно-технической информации, отражающей состояние теоретических и практических разработок в рассматриваемой области, разработка технического задания, формирование принципов и подходов к решению задачи, проработка технических решений, выполнение конструкторской работы, выполнение необходимых расчетов, оформление пояснительной записки и графических материалов.
Сбор материалов для выполнения дипломного проекта (работы) производится в период преддипломной практики. В соответствии с программой практики студент отчитывается после ее окончания.
После оформления задания на дипломный проект (см. приложение 1) студент-дипломник непосредственно приступает к его выполнению. Приступая к дипломному проектированию, необходимо ознакомиться с информационными и патентными материалами по разрабатываемой теме, т.е. провести анализ состояния вопроса в исследуемой области. На этом этапе исследуются, как правило, патентные материалы (информационный поиск, литературно-патентный анализ по теме проекта), анализируются физические принципы, заложенные в основу работы устройств данного класса и отдельные известные конструктивные решения для реализации требований задания на проектирование.
Анализ состояния вопроса, проводимый студентом, может изменить первоначальное представление о разрабатываемой теме, т.е. внести изменение в постановку задачи исследования и даже привести к необходимости корректировки требований задания. Целью данного этапа работы является выбор наиболее подходящего аналога, определение направлений и путей новой разработки.
После того, как проведено исследование состояния вопроса, уточнены преимущества и недостатки известных решений в исследуемой области, необходимо синтезировать структуру (конструкцию) разрабатываемого изделия. Синтез конструкции является важнейшим этапом, который определяет технико-экономические показатели разработки.
Необходимым этапом является разработка функциональной, структурной и (или) кинематической схем изделия, которые в дальнейшем будут реализованы в виде конструкции. Этот этап предполагает расчет кинематической схемы создаваемого устройства применительно к совокупности технических требований. Разработка конструкции сложного изделия, как правило, начинается с компоновки отдельных узлов и элементов с учетом накладываемых ограничений, например на габаритные или установочные размеры. Этот этап предполагает обоснование выбора типа отдельных конструктивных элементов, например, шпинделей, направляющих для линейных перемещений, введение элементов для компенсации температурных деформаций и т.п.
После выбора кинематической или электро-кинематической схемы изделия и проработки его компоновки производится разработка конструкции. Конструкторская проработка изделия предполагает выполнение сборочного чертежа (чертежа общего вида) и рабочих чертежей деталей, удовлетворяющих всем требованиям ЕСКД. Естественно, что конструкторская проработка требует выполнения различных расчетов (параметров прочности, жесткости, точности, собственных частот и т.д.). В соответствии с требованиями к обеспечению условий нормального функционирования в заданных режимах выбираются приводы, а с учётом требований к видам выполняемых движений – структура, элементы и основные параметры систем автоматического или автоматизированного управления. В дипломном проекте, имеющем конструкторскую направленность, должны быть произведены все необходимые расчеты рассматриваемых мехатронных или робототехнических систем, а именно: геометрический, кинематический, силовой для статических и динамических режимов, расчет геометрической и кинематической точности, обеспечивающей все требуемые режимы функционирования. Далее по заданным требованиям к выполняемым движениям выбирается структура электронной (в частности, компьютерной) подсистемы, выполняющей функции получения и обработки информации от сенсорной подсистемы и преобразования ее в управляющие сигналы.
Подраздел, посвященный какому-либо расчету, должен содержать не только формулы для расчета, но и текстовую часть, разъясняющую последовательность и промежуточные выводы при расчётах. В начале каждого раздела или подраздела необходимо указать, какую цель преследует данный расчет, какие параметры необходимо определить.
Дипломник должен использовать известные методики расчета, если они обеспечивает определение указанных параметров, при этом, каждый раз необходимо сослаться на источник, в котором изложена используемая методика. Если дипломником используется предложенная им самим методика, то она должна быть полностью и подробно описана и обоснована по критерию точности и достоверности результатов расчетов. После этого можно приводить формулу (формулы) для расчетов и результаты расчетов. Если при расчете необходимо задаваться какими-либо параметрами, например, конструктивными размерами, коэффициентом трения и т.д., выбор их значений должен быть обоснован. Расчет должен заканчиваться проверкой, удовлетворяют ли полученные значения параметров габаритным, силовым и прочим требованиям технического задания.