Ворочаева Людмила Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники, Reseaher ID: N-7205-2016
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Lyudmila Yu. Vorochaeva, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Mechanics, Mechatronics and Robotics, Reseaher ID: N-7205-2016
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Савин Сергей Игоревич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории мехатроники, управления и прототипирования, Reseaher ID: N-8048-2016
ул.Университетская 1, г. Иннополис 420500
Мальчиков Андрей Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Andrey V. Mal’chikov, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor of Department of Mechanics, Mechatronics and Robotics
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Цель исследования. Целью работы является разработка алгоритма последовательных движений трехзвенного ползающего робота, который обеспечивает возможность преодоления устройством лестничных пролетов путем заползания на каждую ступень или сползания с каждой ступени при обратной последовательности этапов. Особенностью робота является сочетание трех типов движений: змее-, червеи гусеницеподобного, что делает устройство более маневренным и расширяет его функциональные возможности. Методы. Для разработки математической модели движения звеньев ползающего робота на каждом из этапов алгоритма и описания его контактного взаимодействия с опорной поверхностью используется метод динамики многомассовых систем, для формирования связей, ограничивающих движения звеньев, используются методы кинематического и структурного анализа механизма робота. Результаты. В статье представлены результаты численных экспериментов заползания робота на ступень лестничного пролета и сползания с нее, подтверждающие адекватность предложенного алгоритма движения. Положения опорных точек в моменты начала и завершения этапов, длины звеньев, а также углы их поворота в вертикальной плоскости соответствуют значениям этих величин, указанным в алгоритме в виде накладываемых связей и сформулированных условий завершения этапов. Заключение. В статье описан детальный поэтапный алгоритм заползания ползающего робота на ступень лестничного пролета и сползания с нее, показано, что заползание и сползание являются противоположными с точки зрения реализации последовательности этапов операциями. Преимуществом данного алгоритма является универсальность его этапов для подъема робота по лестнице и спуска с нее. Помимо этого этапы алгоритма разработаны таким образом, что опрокидывания робота не происходит.
Purpose of research. The aim of this work is to develop an algorithm for sequential movements of a three-section crawling robot, which enables the device overcoming flights of stairs by crawling on each step or descending each step in the reverse sequence of stages. A special feature of the robot is the combination of three types of movement: snake-, worm - and caterpillar-like, which makes the device more maneuverable and expands its functionality. Methods. To develop a mathematical model of the movement of crawling robot sections at each stage of the algorithm and description of its contact interaction with the surface, the method of dynamics of multi-mass systems is used; methods of kinematic and structural analysis of the robot mechanism are used to form constraints that restrict the movement of the sections. Results. The article presents the results of simulation experiments of a robot crawling on a step of a flight of stairs and descending it, confirming the adequacy of the proposed movement algorithm. Positions of base points at the moments of the beginning and completion of the stages, section lengths and their turning angles in the vertical plane correspond to the values of these variables specified in the algorithm in the form of applied links and laid down conditions for the completion of stages. Conclusion. The article describes a detailed step-by-step algorithm for robot crawling on a step of a stairs flight and descending it; it is shown that crawling and descending are opposite operations from the point of view of sequence of stages implementing. The advantage of this algorithm is the versatility of its stages for moving the robot up and downstairs. In addition, the algorithm stages are designed in such a way that the robot does not roll over.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.