ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТРЕХЗВЕННОГО ПОЛЗАЮЩЕГО РОБОТА ПО НЕДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Бионические принципы движения являются наиболее перспективными для задач перемещения и транспортировки оборудования в наиболее тяжелых условиях. Походки, основанные на изменяемой форме робота, при которых взаимодействие с поверхностью осуществляется посредством частей корпуса, могут найти применение при движении по пересеченной местности, в ограниченном пространстве технологических и природных полостей, там, где использование колесно-гусеничного или шагающего принципа невозможно. В данной работе предлагается конструкция трехзвенного ползающего робота, оснащенного двухкоординатными шарнирами. Робот оснащен группой опорных элементов, в том числе с регулируемыми коэффициентами трения, что позволяет реализовать различные типы алгоритмов движения устройства. В статье представлена математическая модель трехзвенного робота, позволяющая исследовать процесс движения робота в случае, когда коэффициенты трения поверхности под опорами не равны между собой. На практике поверхность чаще всего будет иметь неоднородную недетерминированную структуру, что будет приводить к отклонению курса при прямолинейном движении, обусловленному проскальзыванием или, наоборот, стопорением опор на поверхности. В работе предлагается алгоритм и схема системы автоматического управления, позволяющая роботу двигаться по заданной траектории несмотря на недетерминированность поверхности. Это достигается посредством использования дополнительных датчиков: цифрового электронного компаса, акселерометра, GPS-модуля. В работе приведены как результаты вычислительных экспериментов, так и результаты, получен-ные в ходе натурных испытаний движения действующего прототипа трехзвенного робота. В заверше-нии статьи приведен сравнительный анализ экспериментальных и теоретических результатов, подтвердивших адекватность разработанной математической модели и вычислительных алгоритмов.

ползающий робот, математическое моделирование, недетерминированная поверхность, система управления, crawling robot, mathematical modeling, non-deterministic surface, control system

1. Li G., Zhang H., Zhang J., Bye R. T. Development of Adaptive Locomotion of a Caterpillar-Like Robot Based on a Sensory Feedback CPG Model // Advanced Robotics. 2014. V. 28. № 6. P. 389-401.

2. Matsuo T., Ishii K. Adaptative Motion Control System of a Snake-Like Robot Using a Neural Oscillator Netowork // 2014 Joint 7th Int. Conf. on Soft Computing and Intelligent Systems (SCIS) and 15th Int. Symposium on Advanced Intelligent Systems (ISIS), Kitakyushu, Japan. 2014.

3. Conkur E. S., Gurbuz R. Path Planning Algorithm For Snake-Like Robots // Information Technology And Control. 2008. Vol. 37. № 2. P. 159-162.

4. Ворочаева Л.Ю., Наумов Г.С., Яцун С.Ф. Моделирование движения трехзвенного робота с управляемыми силами трения по горизонтальной шероховатой поверхности // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 1. С. 156-170.

5. Ворочаева Л.Ю., Яцун А.С., Яцун С.Ф. Моделирование движения пятизвенного ползающего робота с управляемым трением по поверхности с препятствиями // Изв. РАН. ТиСУ. 2017. № 3. С. 191-216.

6. Яцун С.Ф., Мальчиков А.В., Жакин А.И. Динамические опорные элементы ползающих роботов для движения по наклонным поверхностям // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. №2 (41). С.89-95.

7. Jatsun S.F., Volkova L.Yu., Naumov G.S., Yatsun A.S. Modelling of movement of the three-link robot with operated friction forces on the horizontal surface // 16th Intern. Conf. on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. Sydney, Australia, 2013. P. 677-684.

8. Jatsun S., Vorochaeva L., Yatsun A., Savin S., Malchikov A. Bio-inspired adaptive control strategy for a snake-like robot // 19th Intern. Conf. on System Theory, Control and Computing (ICSTCC), Cheile Gradistei - Fundata. Romania, 2015. P. 273-278.

9. Jatsun S.F., Vorochaeva L.Yu., Yatsun A.S., Savin S.I. Study of Caterpillar-like Motion of a Four-link Robot // 14th IFToMM World Congress. Taipei, Taiwan. 2015. P. 1-6.

10. Jatsun S., Vorochaeva L., Yatsun A., Malchikov A. Theoretical and Experimental Studies of Transverse Dimensional Gait of Five-Link Mobile Robot on Rough Surface // 10th Intern. Symposium on Mechatronics and its Applications ISMA, Sharjah, UAE, 2015. P. 1-6.

11. Jatsun S.F., Loktionova O.G., Vorochaeva L.Yu. Modeling of the operated movement to a caterpillar of the similar robot on a horizontal surface // Intern. J. of Pharmacy & Technology. 2016. Vol. 8 (3). P. 15231-15239.