Briskin Evgeny S., Doct. of Phys.-Math. Sciences
Volgograd, 400005
Volgograd, 400005
Volgograd, 400005
Рассматриваются мобильные роботы с шагающими движителями, работающими в "тянущем" режиме, который, как правило, является неустойчивым. Это объясняется заклиниванием движителя за счет ортогональности действующего усилия возможному перемещению точки приложения. Ставится задача разработки такого алгоритма управления роботом, состоящего в целенаправленном изменении геометрической ориентации движителей, управляемых приводом поворота, который обеспечит устойчивое движение. Предложен метод управления ориентацией плоскости шагания при ее начальном отклонении от программного положения, основанный на реализации дискретного алгоритма управления, который предусматривает введение такой кусочно-постоянной функции на каждом шаге движителя, получившего начальное возмущение, которая обеспечит выход на устойчивый режим движения за конечное число шагов. На первом шаге, как и на последующих, выполняется управление изменением ориентации плоскостей шагания движителей, связанных с рулевым управлением, и тем самым изменяется направление движения корпуса робота. Описанный алгоритм предполагает выполнение двух необходимых условий: наличие информационно-измерительной системы, контролирующей ориентацию плоскостей шагания, и обеспечение достаточности сил взаимодействия стоп, управляемых рулевым управлением движителей, с опорной поверхностью для отсутствия проскальзывания. Представлен алгоритм управления "зависимыми" движителями (отрабатывающими программное поступательное движение корпуса) с учетом того, что их ориентация зависит от ориентации управляемых, заключающийся в изменении длины шага, которую также следует определять для обеспечения устойчивости движения. Основной задачей управления "зависимыми" движителями, не изменяющими ориентацию своей плоскости шагания в начальный момент времени, является определение точек постановки стоп за счет изменения длины шага в соответствии с установленными критериями и конструктивными ограничениями, в частности, энергетической эффективностью, максимальными усилиями в приводах, максимальной и минимальной длиной шага. На заключительном этапе корректировки движения за счет выполнения последовательности действий движитель начнет работать в устойчивом "толкающем" режиме. Установлено, что "тянущий" режим работы шагающего движителя может являться устойчивым, при соответствующем управлении.
Mobile robots with walking propulsion devices operating in a "pulling" mode, which, as a rule, are unstable, are considered. It is explained to the jamming of propulsion device due to the orthogonality of the acting force to the virtual displacement of the point of application. The task is to develop such an algorithm for controlling the robot, which consists in purposefully changing the geometric orientation of the propulsion devices controlled by the swing drive, which will ensure stable motion. A method for controlling the orientation of the walking plane with its initial deviation from the programmed position is proposed, based on the implementation of a discrete control algorithm, which provides for the introduction of such a piecewise constant function at each step of the mover, which has received an initial perturbation, which will provide a stable motion mode in a finite number of steps. The change in the orientation of the walking planes of the propellers connected with the steering is controlled, and thereby the direction of movement of the robot body changes in the first step, as in the subsequent ones. The described algorithm assumes the fulfillment of two necessary conditions: the presence of an information-measuring system that controls the orientation of the walking planes and ensuring that the interaction forces of the feet controlled by the steering of the propulsion devices with the supporting surface are sufficient for the absence of slippage. An algorithm for controlling "dependent" propulsion devices (working out the programmed translational motion of the body) is presented, taking into account the fact that their orientation depends on the orientation of the controlled ones, which consists in changing the step length, which should also be determined to ensure movement stability. The main task of controlling "dependent" propulsion devices, which do not change the orientation of their walking plane at the initial moment of time, is to determine the points for setting the feet by changing the step length, in accordance with the established criteria and design constraints, in particular, energy efficiency, maximum efforts in drives, maximum and minimum stride length. The propulsion device will start to work in a stable "pushing" mode at the final stage of motion correction, by performing a sequence of actions. It has been established that the "pulling" mode of the walking propulsion device can be stable, with appropriate control.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.