Моделирование и оценка эффективности системы удержания малогабаритного автономного робота вертикального перемещения с вакуумными захватами

Для проектирования шагающих автономных роботов вертикального перемещения предложена имитационная модель системы удержания на шероховатой поверхности с помощью вакуумных захватов. Приведены результаты статистического моделирования пошагового движения робота по вертикальной поверхности и дана оценка эффективности применения бортового вакуумного ресивера для его удержания. Установлено, что распределение числа шагов по вертикальной поверхности до остановки подчиняется гамма-распределению. В случае если рассматриваются только шаги, последующие за первым, то их распределение - экспоненциальное.

робот вертикального перемещения, термодинамическая модель, вакуумный захват, вакуумный ресивер, метод Монте-Карло, экспоненциальное распределение, внешнее проектирование, эффективность, wall-climbing walking robot, thermodynamic model, suction cup, vacuum tank, the Monte-Carlo method, exponential distribution, conceptual design, effectiveness, simulation, MATLAB

1. Градецкий В. Г., Фомин Л. Ф. Динамические процессы в системах создания вакуума миниатюрных мобильных роботов // Мехатроника, автоматизация и управление. 2013. № 9. С. 10-14.

2. Градецкий В. Г., Князьков М. М. Состояние и перспективы развития роботов вертикального перемещения для экстремальных сред // Робототехника и техническая кибернетика. 2014. № 1. С. 9-16.

3. Аверьянов Е. В., Коваленко Б. Б., Костин А. В., Пелепас Е. И., Подураев Ю. В., Яковлев С. Ф. Основные аспекты создания отечественных технологических мобильных роботов вертикального перемещения // Мехатроника, автоматизация и управление. 2013. № 8. С. 23-27.

4. Li Y., Li M., Sun L. Design and passable ability of transitions analysis of six legged wall-climbing robot // Proc. of the 2007 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, August 5-8, 2007, Harbin, China. P. 800-804.

5. Silva M., Machado J., Tar J. A survey of technologies for climbing robots adhesion to surfaces // Proc. of the 6th IEEE Conference on Computational Cybernetics, November 27-29, 2008, Stara Lesna, Slovakia. P. 127-132.

6. Apostolescu T. C., Udrea C., Duminica D., Ionascu G., Bogatu L., Laurentiu Adrian Cartal Development of a climbing robot with vacuum attachment cups // Proceedings of International Conference MECAHITECH'11, September 22-23, 2011, Bucharest. P. 258-267.

7. Nejadfard A., Schutz S., Schmidt D., Berns K. Design of safe reactional controller for chamber pressure in climbing robot CREA // Proc. of the 11th International Conference on informatics in control, automation and robotics, September 1-3, 2014 Vienna, Austria. P. 82-89.

8. Cernohorsky J., Horak M. Robotul Vertical Climber 2 design and implementation of control algorithm // Proc. of the 15th International Carpthian Control Conference, May, 28-30, 2014 Velke Karlovice, Czech. P. 86-90.

9. Wettach J., Hillenbrand C., Berns K. Thermodynamical modeling and control of an adhesion system for a climbing robot // Proc.s of the 20th International Conference on Robotics and Automation, April 18-22, 2005, Barselona, Spain. P. 2727-2732.

10. Гладышев Н. Н. Гидрогазодинамика: конспект лекций. СПб: СПбГТУРП, 2012. 159 с.

11. Розанов Л. Н. Вакуумная техника: учебник для вузов по специальности "Вакуумная техника". М.: Высшая школа, 1990. 320 с.

12. Schmidt D., Berns K. Development and applications of a simulation framework for a wall-climbing robot // Proc. of the International Conference on Intelligent Robots and Systems, November 3-7, 2013, Tokyo. P. 2321-2326.

13. Тихомиров В. П., Горленко О. А., Измеров М. А., Прокофьев А. Н. Механика контактного взаимодействия плоских волнистых поверхностей // Вестник Брянского государственного технического университета. 2013. № 4 (40). С. 87-94.

14. Чаплыгин С. А. Контактное взаимодействие в уплотнительных устройствах // Механика и физика процессов поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетического оборудования: межвузовский сбор. науч. трудов. Вып. 6. Тверь: ТвГТУ, 2013. С. 114-124.

15. Демкин Н. Б. Компьютерные модели фрикционного контакта в трибологии // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел и деталей машин: межвузовский сбор. науч. трудов. Вып. 2. Тверь: ТвГТУ, 2006. С. 4-13.

16. Горленко А. О., Матлахов В. П. Контактное взаимодействие цилиндрических поверхностей при трении скольжения // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел и деталей машин: межвузовский сбор. науч. трудов. Вып. 2. Тверь: ТвГТУ, 2006. С. 14-20.

17. Брайла Н. В. Расчет математических ожиданий параметров трещин от степени износа элемента на основе статистических данных по аналогичным объектам // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 1. С. 106-112.

18. Карпинтери А., Лачидонья Дж., Пуцци С. Прогноз развития трещин в полномасштабных конструкциях на основе анализа показателя b и статистики Юла // Физическая мезомеханика. 2008. № 3. С. 75-87.

19. Игнатович С. Р., Кучер А. Г., Якушенко А. С., Башта А. В. Моделирование объединения рассеянных поверхностных трещин. Вероятностная модель объединения трещин // Проблемы прочности. 2004. № 2. С. 21-32.

20. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Высшая школа, 2007. 480 с.

21. Строгалев В. П., Толкачева И. О. Имитационное моделирование: учебное пособие. М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. 295 с.