Разработка четвероногого робота с колесами на ногах

Значимость четвероногих роботов заключается в их уникальной конструкции и функциональности, которые позволяют им перемещаться по различным ландшафтам с незаурядной ловкостью и устойчивостью. В отличие от популярных колесных роботов четвероногие роботы имитируют передвижение четвероногих животных, что позволяет им преодолевать неровные поверхности, препятствия и сохранять равновесие в сложных условиях. В статье представлена разработка нового гибридного четвероногого робота с колесами на ногах. Своеобразная конструкция робота позволяет ему функционировать по аналогии с двуногим роботом, выполняя стационарные задачи, не требующие изменения его местоположения в пространстве; в то же время колеса на концах ног позволяют роботу быстро передвигаться по ровной жесткой подстилающей поверхности. Двойная функциональность повышает универсальность робота и расширяет спектр задач, которые он может выполнять, что делает его пригодным для различных применений в исследовательских и практических приложениях. Представлены процедуры проектирования, моделирование и статический структурный анализ робота.

1. Magid E., Sagitov А. Towards robot fall detection and management for Russian humanoid AR-601, Smart Innovation, Systems and Technologies, 2017, vol. 74, pp. 200—209.

2. Fan Y., Pei Z., Wang C., Li M., Tang Z., Liu Q. А review of quadruped robots: Structure, control, and autonomous motion. Advanced Intelligent Systems, 2024, vol. 6, no. 6, 2300783.

3. Li S., Pang Y., Bai P., Li J., Liu Z., Hu S. Learning locomotion for quadruped robots via distributional ensemble actorcritic, IEEE Robotics and Automation Letters, 2024, vol. 9, no. 2, pp. 1811—1818.

4. Elnoor M., Weerakoon K., Sathyamoorthy A. J., Guan T., Rajagopal V., Manocha D. AMCO: Adaptive multimodal coupling of vision and proprioception for quadruped robot navigation in outdoor environments, arXiv preprint arXiv:2403.13235.

5. Song Z., Zhu J., Xu J. Gaits generation of quadruped locomotion for the CPG controller by the delay-coupled VDP oscillators, Nonlinear Dynamics, 2023, vol. 111, no. 19, pp. 18461—18479.

6. Yeldan A., Arora A., Soh G. S. QuadRunner: А transformable quasi-wheel quadruped, 2022 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2022, pp. 4694—4700.

7. Xue Y., Yuan X., Wang Y., Yang Y., Lu S., Zhang В. Lywal: a leg-wheel transformable quadruped robot with picking up and transport functions, 2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2021, pp. 2935—2941.

8. Mertyüz İ., Tanyıldızı A. K., Taşar B., Tatar A. B., Yakut O. FUHAR: А transformable wheel-legged hybrid mobile robot, Robotics and Autonomous Systems, 2020, vol. 133, p. 103627.

9. Quyen T. T., Trieu N. M., Thinh N. T. Kinematic Analysis of Six-Legged Robot, International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 2024, vol. 13, no. 1, pp. 99—104.

10. Shi Y., Zhang M., Li M., Zhang X. Design and analysis of a wheel-leg hybrid robot with passive transformable wheels, Symmetry, 2023, vol. 15, no. 4, p. 800.

11. Kappagantula S. Design and development of a quadruped robot for precision agriculture applications, Precision Agriculture for Sustainability, 2024, pp. 195—220.

12. Raibert M., Blankespoor K., Nelson G., Playter R. BigDog, the rough-terrain quadruped robot, IFAC Proceedings Volumes, 2008, vol. 41, pp. 10822—10825.

13. Qi J., Gao H., Su H., Han L., Su B., Huo M., Yu H., Deng Z. Reinforcement learning-based stable jump control method for asteroid-exploration quadruped robots, Aerospace Science and Technology, 2023, vol. 142, p. 108689.

14. Wang X., Liu J., Zhang T., Zhang J. Applied research of agricultural quadruped robots, 2024 IEEE 13th International Conference on Communication Systems and Network Technologies (CSNT), 2024, pp. 954—957.

15. Scholz C., Moeller K., Ruckelshausen A., Hinck S., Gottinger M. Automatic soil penetrometer measurements and GIS-based documentation with the autonomous field robot platform BoniRob, 12th International Conference of Precision Agriculture, 2014.

16. Lopes M. S. Quadruped manipulator for potential agricultural applications, 2023.

17. Sandeep B., Selvan P. T. Design and development of an autonomous quadruped robot, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, vol. 1012, p. 012016.

18. Arm P., Zenkl R., Barton P., Beglinger L., Dietsche A., Ferrazzini L. SpaceBok: А dynamic legged robot for space exploration, 2019 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2019, pp. 6288—6294.

19. Sulaiman S., Sudheer А. P. Modelling of torso and dual arms for a humanoid robot with fixed base by using screw theory for dexterous applications, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, vol. 1132, no. 1, p. 012036.

20. Sulaiman S., Pillai A., Eryomin A., Tsoy T., Magid E. Kinematic modelling, workspace analysis and static structural analysis of a 3 dof manipulator for an elevator automation, 2024 4th International Conference on Computer, Control and Robotics (ICCCR), 2024, pp. 300—304.

21. Sulaiman S., Sudheer A. P., Magid E. Torque control of a wheeled humanoid robot with dual redundant arms, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 2024, vol. 238, no. 2, pp. 252—271.