Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование вопросов управления ориентацией колесного прыгающего робота в полете

https://doi.org/10.17587/mau.20.236-243

Полный текст:

Аннотация

Работа посвящена исследованию поведения в полете прыгающего робота, состоящего из корпуса, оснащенного колесной платформой, и разгонного модуля, установленного внутри корпуса и позволяющего устройству разгоняться под заданным углом к горизонту до необходимой скорости отрыва от поверхности. Целью проводимого в рамках работы исследования является разработка системы управления колесами устройства, обеспечивающей их вращение в полете для достижения роботом к моменту приземления заданной ориентации, позволяющей ему приземлиться одновременно на передние и задние колеса без опрокидывания. Рассматривается отрыв и приземление на опорную поверхность, описываемую кусочно-линейной функцией, определенной на двух интервалах. На каждом из интервалов эта функция может быть горизонтальной или наклонной. В работе выделены четыре типа поверхностей в зависимости от диапазонов углов их наклона к горизонту; еще одним варьируемым критерием выступает расположение упомянутых выше интервалов — расстояние, на котором линейные поверхности приземления и посадки "сшиваются" (соединяются) между собой. Для проведения исследований разработана кинематическая модель прыгающего робота и динамическая модель его полета, а также предложена система управления, обеспечивающая построение траекторий полета робота в конфигурационном пространстве для осуществления приземления в заданное конечное положение с некоторой точностью и требуемой точностью и заданной ориентацией. Данная проблема решается средствами численной оптимизации и сформулирована как задача квадратичного программирования. В результате численного моделирования установлено влияние трех параметров поверхностей (двух углов наклона и расстояния "сшивки") на время полета робота, угловые скорости вращения колес и обеспечивающие их управляющие моменты приводов при использовании предложенного подхода к управлению устройством. Также выявлено влияние ранее указанных параметров на максимальные и минимальные значения угловых скоростей колес и моментов приводов, достигаемые в процессе движения робота, что может быть использовано при проектировании опытного образца прыгающего робота для задания требований к приводам колесной платформы.

Об авторах

С. Ф. Яцун
Юго-Западный государственный университет
Россия

Зав. кафедрой

г. Курск




Л. Ю. Ворочаева
Юго-Западный государственный университет
Россия

Доцент

г. Курск



С. И. Савин
Университет Иннополис
Россия

Старший научный сотрудник 

г. Иннополис



Список литературы

1. Dubowsky S., Kesner S., Plante J., Boston P. Hopping mobility concept for search and rescue robots // J. of Industrial Robot. 2008. Vol. 35, N. 3. P. 238—245.

2. Sayyad A., Seth B., Seshu P. Single-legged hopping robotics research // Robotica. 2007. Vol. 25, N. 5. P. 587—613.

3. Kovac M., Schlegel M., Zufferey J.-C., Floreano D. Steerable miniature jumping robot // Autonomous Robots. 2010. Vol. 28. P. 295—306.

4. Stoeter S., Papanikolopoulos N. Kinematic Motion Model for Jumping Scout // Transactions on Robotics and Automation: Proc. of the IEEE. Orlando, 2006. Vol. 22, N. 2. P. 398—403.

5. Akinfiev T., Armada M., Montes H. Vertical Movement of Resonance Hopping Robot with Electric Drive and Simple Control System // Proc. of the MED. Rhodes, Greece, 2003. P. 1—6.

6. Яцун С. Ф., Волкова Л. Ю., Ворочаев А. В. Исследование движения многозвенного робота, перемещающегося прыжками и планированием // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2014. № S4. С. 12—17.

7. Кovac M. Вioinspired jumping locomotion for miniature robotics: Ph.D. dissertation. Ecole Polytechnique F´ed´erale de Lausanne, 2010. 194 р.

8. Ворочаева Л. Ю., Мальчиков А. В., Савин С. И. Обоснование и выбор схемы колесной прыгающей мониторинговой платформы // Вестник Брянского государственного технического университета. 2018. № 5 (66). С. 40—50.

9. Ворочаева Л. Ю., Мальчиков А. В., Савин С. И. Определение диапазонов допустимых значений геометрических параметров колесного прыгающего робота // Известия ЮЗГУ. 2018. Т. 22, № 1(76). С. 76—84.

10. Ворочаева Л. Ю., Мальчиков А. В., Савин С. И. Конструктивные особенности и классификация прыгающих роботов // Cloud of science. 2018. Т. 5, № 3. С. 473—497.

11. Никитин Г. А., Баканов Е. А. Основы авиации: учебник для вузов гражданской авиации. М.: Транспорт, 1984. 261 с.

12. Jatsun S., Savin S., Yatsun A. Comparative analysis of iterative LQR and adaptive PD controllers for a lower limb exoskeleton // In Cyber Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER): IEEE Intern. Conf. Chengdu, China, 2016. Р. 239—244.

13. Posa M., Cantu C., Tedrake R. A direct method for trajectory optimization of rigid bodies through contact // Intern. J. of Robotics Research. 2014. Vol. 33, N. 1. P. 69—81.


Для цитирования:


Яцун С.Ф., Ворочаева Л.Ю., Савин С.И. Исследование вопросов управления ориентацией колесного прыгающего робота в полете. Мехатроника, автоматизация, управление. 2019;20(4):236-243. https://doi.org/10.17587/mau.20.236-243

For citation:


Jatsun S.F., Vorochaeva L.Y., Savin S.I. Study of Orientation Control for a Wheeled Jumping Robot in the Flight Phase of Motion. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2019;20(4):236-243. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.20.236-243

Просмотров: 63


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)