Политов Евгений Николаевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Evgeniy N. Politov, Cand. of Sci. (Engineering), Senior Researcher of Mechanics, Mechatronics and Robotics Departmen
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Мальчиков Андрей Васильевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
ResearcherID N-8856-2016
Andrey V. Mal’chikov, Cand. of Sci. (Engineering), Senior Researcher of Mechanics, Mechatronics and Robotics Department
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
ResearcherID N-8856-2016
Звонарев Илья Александрович, кафедра механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Ilya A. Zvonarev, Mechanics, Mechatronics and Robotics Department
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Цель. Повышение эффективности траекторного движения трехколесных роботов за счет разработки алгоритмов системы управления и подбора параметров на основании математического моделирования движения робота вдоль путевых точек, характеризующих требуемую траекторию движения. Разработка методов планирования траекторий трехколесного мобильного робота на основе алгоритма Pure Pursuit. Разработка математической модели устройства, позволяющей получить численное решение для управляемого движения робота по путевым точкам. Анализ результатов моделирования, с целью установления применимости предлагаемых решений для задач управления двухсекционным колесным роботом для ландшафтных работ.
Методы. В качестве основы при разработке системы управления траекторным движением робота используется алгоритм Pure Pursuit, позволяющий формировать траектории движения робота по путевым точкам с заданными параметрами движения. При разработке математической модели использовались методы теоретической механики, механики роботов, численного интегрирования, теории управления, электротехники и электромеханики. При создании программных продуктов использованы математические пакеты Matlab/Simulink.
Результаты. В результате проведенного исследования были обнаружены и подтверждены основные закономерности влияния параметра Lookahead Distance алгоритма траекторного движения Pure Pursuit на характер движения управляемого робота. Показано, что выбор величины данного параметра должен обосновываться задачами управления и условиями работы робота. Разработанная математическая модель позволила получить временные диаграммы для параметров движения робота, установить точность предлагаемых алгоритмов.
Заключение. В работе установлено, что предложенный в работе алгоритм Pure Pursuit может быть использован для осуществления траекторного управления колесных мобильных роботов. Метод не требует высокой производительности вычислительной системы и обеспечивает удовлетворительные качественные и количественные характеристики управления движением.
Purpose of reseach. Improving the efficiency of the trajectory movement of three-wheeled robots by developing control system algorithms and selecting parameters based on mathematical modeling of robot movement along waypoints that characterize the required trajectory. Development of methods for planning the trajectories of a threewheeled mobile robot based on the Pure Pursuit algorithm. Development of a mathematical model of the device that allows to obtain a numerical solution for the controlled movement of the robot along the waypoints. Analysis of the simulation results in order to establish the applicability of the proposed solutions for the tasks of controlling a twosection wheeled robot for landscape work.
Methods. he Pure Pursuit algorithm is used as a basis for the development of a control system for the trajectory movement of the robot, which allows forming the trajectories of the robot along waypoints with specified motion parameters. Methods of theoretical mechanics, robot mechanics, numerical integration, control theory, electrical engineering and electromechanics were used in the development of the mathematical model. When creating software products, Matlab/Simulink mathematical packages were used.
Results. As a result of the conducted research, the main regularities of the influence of the Lookahead Distance parameter of the Pure Pursuit trajectory algorithm on the nature of the controlled robot movement were discovered and confirmed. It is shown that the choice of the value of this parameter should be justified by the control tasks and working conditions of the robot. The developed mathematical model made it possible to obtain time diagrams for the parameters of the robot's movement, to establish the accuracy of the proposed algorithms.
Conclusion. It is established in the work that the Pure Pursuit algorithm proposed in the work can be used to implement trajectory control of wheeled mobile robots. The method does not require high performance of the computing system and provides satisfactory qualitative and quantitative characteristics of motion control.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.