К вопросу иммитационного моделирования перемещений конечностей робота гесапода в постранстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

К ВОПРОСУ ИММИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ КОНЕЧНОСТЕЙ РОБОТА ГЕСАПОДА В ПОСТРАНСТВЕ

Шелихов Е.С., канд. техн. наук,

Греков Э.Л., канд. техн. наук, доцент,

Ростов И.А.

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург

Одним из наиболее распространённых видов динамических роботов считается шагающий. В основе разработки таких устройств лежит биологический подход, определяющий их конструкцию и алгоритмы перемещения. Главной особенностью шагающих роботов является ориентированность на преодоление препятствий, а значит и движению по неровным поверхностям. Сложность их проектирования заключается в компоновке, обусловленной числом степеней свободы конечностей и применяемой двигательной техники, а также реализации остановок и контроля ударов об опорные поверхности.

Универсальными конструкциями шагающих роботов принято считать гексаподы, они обладают симметричной формой, позволяющей использовать при движении дополнительные опорные конечности, а также достаточное количество опорных точек для удержания центра тяжести на заданном уровне.

Целью данной работы является разработка пространственной модели перемещения одной конечности робота гексапода. Основными задачами выделим разработку схемы механизма, учитывающую кинематику движений и габаритные размеры, а также структуры программной модели.

Кинематическая схема робота гексапода представлена на рисунке 1.

робот гексапод перемещение конечность программный

Рисунок 1 - Кинематическая схема робота гексапода

На схеме рисунка 1 привода (соединения), размещённые в корпусе робота, обозначены буквами А [2,3]. Их вал поворачивается на 45 градусов в направлении заданного движения. За перемещение конечности гексапода, состоящей из двух подвижных частей, отвечают привода обозначенные В и С. Согласно алгоритмам, описанным ранее, углы поворота составляют соответственно 15 и 30 градусов.

В разрабатываемой модели узлы механизма реализуются в виде шарниров, имеющих ограничения по перемещению. Соединение вала на приводе А ограничивается максимальным вертикальным ходом корпуса робота.

Необходимо учитывать силы реакции в опорах и коэффициенты вязкого трения в крайних частях конечности, которые соприкасаются с жёсткой поверхностью. Механизм функционирует в системе координат xyz.

На структурной схеме модели, представленной на рисунке 2, выделены основные модули. Начальные условия включают начальные координаты закрепления, а также параметры узлов (масса, размеры и т.д.). Обратные связи в данной системе позволяют учитывать силу реакции опоры и трения.

Рисунок 2 - Структурная схема модели перемещения конечности гексапода в пространстве

Результаты моделирования перемещения составляющих конечностей покадрово в виде кинематической схемы представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Результаты моделирования перемещения конечностей

Имитационное моделирование позволяет оценивать нагрузку на валах двигателей, действие сил трения, тяжести и реакции опор, поэтому будет полезно на этапе проектирования шагающих роботов. Также возможна отладка алгоритмов перемещения, если одновременно использовать все шесть конечностей [1].

Список литературы

1. Ростов, И.А. Реализация алгоритма основного передвижения многоприводного гексапода [Электронный ресурс] / Ростов И.А., Шелихов Е.С., Шерстнёв Е.С. // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии: материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф., 16-17 ноября 2017 г., Оренбург / отв. ред. Сердюк А. И. ; Правительство Оренбург. обл., ФГБОУ ВО "Оренбург. гос. ун-т", М-во образования Оренбург. обл. - Оренбург: ОГУ,2017. - С. 303-305. - 3 с.

2. Шерстнев, О.Н. К вопросу рационального выбора сервоприводов для сборки простейших роботов [Электронный ресурс] / Шерстнев Е.С., Шелихов Е.С., Скопинцева М.А. // Компьютерная интеграция и ИПИ-технологии: материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф., 16-17 нояб. 2017 г., Оренбург / Правительство Оренбург. обл., ФГБОУ ВО "Оренбург. гос. ун-т", М-во образования Оренбург. обл.; отв. ред. Сердюк А. И. - Электрон. дан. - Оренбург: ОГУ,2017. - С. 676-678. - 3 с.

3. Бейктал Дж. Конструируем роботов от А до Я. Полное руководство для начинающих / Дж. Бейктал: пер. с англ. О.А.Трефиловой. - М.: Лаборатория знаниий, 2018. - 394 с. - ISBN 987-5-00101-026-5.

Размещено на Allbest.ru