<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">izvestswsu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия Юго-Западного государственного университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings of the Southwest State University</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2223-1560</issn><issn pub-type="epub">2686-6757</issn><publisher><publisher-name>ЮЗГУ</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21869/2223-1560-2018-22-4-6-14</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">izvestswsu-371</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Машиностроение и машиноведение</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Mechanical engineering and machine science</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТРЕХЗВЕННОГО ПОЛЗАЮЩЕГО РОБОТА ПО НЕДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>INVESTIGATION OF THE THREE-LINK CRAWLING ROBOTS MOVEMENT ON THE NONDETERMINATED SURFACE</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Яцун</surname><given-names>С. Ф.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Jatsun</surname><given-names>S. F.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">teormeh@inbox.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ворочаева</surname><given-names>Л. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Vorochaeva</surname><given-names>L. Yu.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">mila180888@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мальчиков</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Malchikov</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">zveroknnp@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Яцун</surname><given-names>А. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Yatsun</surname><given-names>А. S.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">ayatsun@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Southwest State University</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>22</volume><issue>4</issue><fpage>6</fpage><lpage>14</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Яцун С.Ф., Ворочаева Л.Ю., Мальчиков А.В., Яцун А.С., 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Яцун С.Ф., Ворочаева Л.Ю., Мальчиков А.В., Яцун А.С.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Jatsun S.F., Vorochaeva L.Y., Malchikov A.V., Yatsun А.S.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/371">https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/371</self-uri><abstract><p>Бионические принципы движения являются наиболее перспективными для задач перемещения и транспортировки оборудования в наиболее тяжелых условиях. Походки, основанные на изменяемой форме робота, при которых взаимодействие с поверхностью осуществляется посредством частей корпуса, могут найти применение при движении по пересеченной местности, в ограниченном пространстве технологических и природных полостей, там, где использование колесно-гусеничного или шагающего принципа невозможно. В данной работе предлагается конструкция трехзвенного ползающего робота, оснащенного двухкоординатными шарнирами. Робот оснащен группой опорных элементов, в том числе с регулируемыми коэффициентами трения, что позволяет реализовать различные типы алгоритмов движения устройства. В статье представлена математическая модель трехзвенного робота, позволяющая исследовать процесс движения робота в случае, когда коэффициенты трения поверхности под опорами не равны между собой. На практике поверхность чаще всего будет иметь неоднородную недетерминированную структуру, что будет приводить к отклонению курса при прямолинейном движении, обусловленному проскальзыванием или, наоборот, стопорением опор на поверхности. В работе предлагается алгоритм и схема системы автоматического управления, позволяющая роботу двигаться по заданной траектории несмотря на недетерминированность поверхности. Это достигается посредством использования дополнительных датчиков: цифрового электронного компаса, акселерометра, GPS-модуля. В работе приведены как результаты вычислительных экспериментов, так и результаты, получен-ные в ходе натурных испытаний движения действующего прототипа трехзвенного робота. В заверше-нии статьи приведен сравнительный анализ экспериментальных и теоретических результатов, подтвердивших адекватность разработанной математической модели и вычислительных алгоритмов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Bionic principles of locomotion are the most promising for displacement and transporting equipment under the most difficult conditions. Robots gait based on the changing shape of the robots body and interaction with the surface by body parts, can find application when moving over rough terrain, in a closed space of technological and natural cavities, where the use of wheel-track or walking principle is not possible. In this paper, we propose the design of a three-link crawling robot equipped with two-coordinate active joints. The robot is equipped by supporting elements. Some supporting elements has adjustable friction coefficients, which allows realize various types of movement algorithms of the device. The article presents a mathematical model of a three-link crawling robot, which allows to study the process of robot movement, including case when the coefficients of friction of the surface under the supports are not equal to each other. In practice, the surface will most often have an inhomogeneous nondeterministic structure, which will lead to a deviation in straight-line motion. The paper proposes an algorithm and a diagram of an automatic control system that allows robot to move along a given path despite the indeterminate surface. This is achieved by using additional sensors: a digital electronic compass, an accelerometer, a GPS module. The paper presents the results of computational experiments and the results obtained during the full-scale tests of the prototype of a three-link robot motion. At the end of the article, a comparative analysis of the experimental and theoretical results confirming the adequacy of the developed mathematical model and computational algorithms is presented.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>ползающий робот</kwd><kwd>математическое моделирование</kwd><kwd>недетерминированная поверхность</kwd><kwd>система управления</kwd><kwd>crawling robot</kwd><kwd>mathematical modeling</kwd><kwd>non-deterministic surface</kwd><kwd>control system</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Li G., Zhang H., Zhang J., Bye R. T. Development of Adaptive Locomotion of a Caterpillar-Like Robot Based on a Sensory Feedback CPG Model // Advanced Robotics. 2014. V. 28. № 6. P. 389-401.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Li G., Zhang H., Zhang J., Bye R. T. Development of Adaptive Locomotion of a Caterpillar-Like Robot Based on a Sensory Feedback CPG Model // Advanced Robotics. 2014. V. 28. № 6. P. 389-401.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Matsuo T., Ishii K. Adaptative Motion Control System of a Snake-Like Robot Using a Neural Oscillator Netowork // 2014 Joint 7th Int. Conf. on Soft Computing and Intelligent Systems (SCIS) and 15th Int. Symposium on Advanced Intelligent Systems (ISIS), Kitakyushu, Japan. 2014.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Matsuo T., Ishii K. Adaptative Motion Control System of a Snake-Like Robot Using a Neural Oscillator Netowork // 2014 Joint 7th Int. Conf. on Soft Computing and Intelligent Systems (SCIS) and 15th Int. Symposium on Advanced Intelligent Systems (ISIS), Kitakyushu, Japan. 2014.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Conkur E. S., Gurbuz R. Path Planning Algorithm For Snake-Like Robots // Information Technology And Control. 2008. Vol. 37. № 2. P. 159-162.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Conkur E. S., Gurbuz R. Path Planning Algorithm For Snake-Like Robots // Information Technology And Control. 2008. Vol. 37. № 2. P. 159-162.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ворочаева Л.Ю., Наумов Г.С., Яцун С.Ф. Моделирование движения трехзвенного робота с управляемыми силами трения по горизонтальной шероховатой поверхности // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 1. С. 156-170.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ворочаева Л.Ю., Наумов Г.С., Яцун С.Ф. Моделирование движения трехзвенного робота с управляемыми силами трения по горизонтальной шероховатой поверхности // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 1. С. 156-170.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ворочаева Л.Ю., Яцун А.С., Яцун С.Ф. Моделирование движения пятизвенного ползающего робота с управляемым трением по поверхности с препятствиями // Изв. РАН. ТиСУ. 2017. № 3. С. 191-216.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ворочаева Л.Ю., Яцун А.С., Яцун С.Ф. Моделирование движения пятизвенного ползающего робота с управляемым трением по поверхности с препятствиями // Изв. РАН. ТиСУ. 2017. № 3. С. 191-216.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Яцун С.Ф., Мальчиков А.В., Жакин А.И. Динамические опорные элементы ползающих роботов для движения по наклонным поверхностям // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. №2 (41). С.89-95.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Яцун С.Ф., Мальчиков А.В., Жакин А.И. Динамические опорные элементы ползающих роботов для движения по наклонным поверхностям // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. №2 (41). С.89-95.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jatsun S.F., Volkova L.Yu., Naumov G.S., Yatsun A.S. Modelling of movement of the three-link robot with operated friction forces on the horizontal surface // 16th Intern. Conf. on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. Sydney, Australia, 2013. P. 677-684.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jatsun S.F., Volkova L.Yu., Naumov G.S., Yatsun A.S. Modelling of movement of the three-link robot with operated friction forces on the horizontal surface // 16th Intern. Conf. on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. Sydney, Australia, 2013. P. 677-684.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jatsun S., Vorochaeva L., Yatsun A., Savin S., Malchikov A. Bio-inspired adaptive control strategy for a snake-like robot // 19th Intern. Conf. on System Theory, Control and Computing (ICSTCC), Cheile Gradistei - Fundata. Romania, 2015. P. 273-278.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jatsun S., Vorochaeva L., Yatsun A., Savin S., Malchikov A. Bio-inspired adaptive control strategy for a snake-like robot // 19th Intern. Conf. on System Theory, Control and Computing (ICSTCC), Cheile Gradistei - Fundata. Romania, 2015. P. 273-278.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jatsun S.F., Vorochaeva L.Yu., Yatsun A.S., Savin S.I. Study of Caterpillar-like Motion of a Four-link Robot // 14th IFToMM World Congress. Taipei, Taiwan. 2015. P. 1-6.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jatsun S.F., Vorochaeva L.Yu., Yatsun A.S., Savin S.I. Study of Caterpillar-like Motion of a Four-link Robot // 14th IFToMM World Congress. Taipei, Taiwan. 2015. P. 1-6.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jatsun S., Vorochaeva L., Yatsun A., Malchikov A. Theoretical and Experimental Studies of Transverse Dimensional Gait of Five-Link Mobile Robot on Rough Surface // 10th Intern. Symposium on Mechatronics and its Applications ISMA, Sharjah, UAE, 2015. P. 1-6.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jatsun S., Vorochaeva L., Yatsun A., Malchikov A. Theoretical and Experimental Studies of Transverse Dimensional Gait of Five-Link Mobile Robot on Rough Surface // 10th Intern. Symposium on Mechatronics and its Applications ISMA, Sharjah, UAE, 2015. P. 1-6.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jatsun S.F., Loktionova O.G., Vorochaeva L.Yu. Modeling of the operated movement to a caterpillar of the similar robot on a horizontal surface // Intern. J. of Pharmacy &amp; Technology. 2016. Vol. 8 (3). P. 15231-15239.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jatsun S.F., Loktionova O.G., Vorochaeva L.Yu. Modeling of the operated movement to a caterpillar of the similar robot on a horizontal surface // Intern. J. of Pharmacy &amp; Technology. 2016. Vol. 8 (3). P. 15231-15239.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
