Д. А. Бушуев, канд. техн. наук, зав. кафедрой,
Белгород.
Belgorod, 308012.
А. Г. Бажанов, канд. техн. наук, доц. кафедры,
Белгород.
Belgorod, 308012.
В. А. Порхало, канд. техн. наук, доц. кафедры,
Белгород.
Belgorod, 308012.
Л. Мбалла Мбалла, магистрант,
Белгород.
Belgorod, 308012.
А. И. Юнда, аспирант,
Белгород.
Belgorod, 308012.
Описан автономный интеллектуальный мобильный робот для избирательной мойки поверхностей потоком жидкости высокого давления. Рассмотрены структура, устройство и принцип действия мобильного робота для избирательной мойки поверхностей компактной ламинарной струей жидкости и представлено описание функционального назначения его основных подсистем: навигации в условиях наличия дополнительных объектов в помещении, поиска точечных или сплошных загрязнений и определения их координат, подсистемы управления потоком моющего вещества за счет вычисления углов поворота держателей форсунок. Введены понятия прямой и обратной задач позиционирования конечной точки потока жидкости на обрабатываемой поверхности. На основе применения преобразования Денавита—Хартенберга и параболического кинематического закона движения жидкости при истечении из точечной форсунки с минимальным углом распыления получено решение прямой задачи позиционирования конечной точки потока жидкости на обрабатываемой поверхности с помощью двухосевой сервосистемы. Представлен алгоритм решения обратной задачи позиционирования конечной точки потока жидкости на поверхности с использованием численного метода Ньютона для решения систем нелинейных уравнений и рассмотрены особенности выбора начального приближения. Построена модель кинематики движения сечения ламинарного потока жидкости из форсунки, направляемой с помощью сервосистемы, в среде MSC Adams и выполнено сравнение решения прямой и обратной задач кинематики с результатами моделирования. Представлен виртуальный прототип мобильного робота, позволяющий проводить моделирование динамики движения робота одновременно с кинематикой движения сечения потока моющей жидкости. Описан процесс автоматической генерации модели и решения обратной задачи с использованием скриптов на языке Python. Подтверждена правильность решения прямой и обратной задач позиционирования потока на построенном виртуальном прототипе мобильного робота. Отмечены преимущества и перспективы дальнейшего использования предложенных решений в различных отраслях промышленности и сферы обслуживания.
The paper presents an autonomous intelligent mobile robot for washing surfaces with a high-pressure liquid flow. There are structure, device and operation principle of a robot for selective cleaning of surfaces with a compact laminar jet and its main subsystems functionality considered. These subsystems consist of navigation subsystem in the conditions of additional objects presence in the room, subsystem of searching point or continuous contamination and determining their coordinates, control subsystems for the detergent flow by evaluation the rotation angles of the nozzle holders. Authors introduce the concept and solutions for direct and inverse task of positioning the end point of a fluid flow on a surface. The application of the Denavit-Hartenberg transformation and the parabolic kinematic law of fluid motion while flowing out of a point nozzle with a minimum spray angle is a base for the obtained direct task solution of positioning the end point of fluid flow on the treated surface. An algorithm for the inverse task solving of positioning the end point of a fluid flow on a surface is presented using Newton’s numerical method for solving systems of nonlinear equations. There was constructed a model of the movement kinematics of a laminar fluid flow section in the MSC Adams environment. This article considers a mobile robot model, which makes it possible to simulate the dynamics of the robot’s movement simultaneously with the movement kinematics of the jet cross section. The article noted advantages and prospects for further use of the proposed solutions in various industries.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.