Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Исследование вариантов реализации серий прыжков при преодолении прыгающим роботом лестничного пролета

https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-3-33-43

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования. Данная работа посвящена вопросам преодоления прыгающим роботом лестничного пролета при движении по нему вверх. При этом важно совершать прыжки с такой длиной и высотой, которая позволяет преодолеть препятствие с минимально затрачиваемыми энергией и временем. Поэтому в рамках статьи необходимо определить оптимальный вариант реализации серии прыжков для преодоления лестничного пролета по двум ранее указанным критериям.

Методы. Для исследования движения робота по лестничному пролету используются численные методы моделирования в специально разработанном программном комплексе. Для описания контактного взаимодействия устройства со ступенями пролета применяются методы теории удара, для моделирования разгона и полета устройства – методы динамики многомассовых систем.

Результаты. В рамках работы проведено численное моделирование движения устройства при движении его сериями прыжков по лестничному пролету, в результате которого получены зависимости затрачиваемых на преодоление пролета энергии и времени от варианта движения (серии прыжков), а также построены оптимизационные диаграммы. Данные диаграммы позволяют сгруппировать варианты серий прыжков по областям от I до VII по мере удаления от оптимальной области I. Также установлено,  что независимо от числа прыжков оптимальным вариантом является тот, при котором один прыжок осуществляется на максимально возможное число ступеней, а во время каждого из остальных происходит запрыгивание на одну ступень.

Заключение. Полученные в данной работе результаты найдут применение при разработке системы управления движением прыгающего робота, позволяющей устройству реализовывать преодоление лестничных пролетов оптимальным, с точки зрения затрачиваемых энергии и времени, вариантом.

Об авторах

Л. Ю. Ворочаева
ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»
Россия
Людмила Юрьевна Ворочаева, кандидат технических наук,  доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники


С. И. Савин
Университет Иннополис
Россия
Сергей Игоревич Савин, кандидат технических наук, старший научный сотрудник  лаборатории мехатроники, управления и прототипирования


А. В. Мальчиков
ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»
Россия
Андрей Васильевич Мальчиков, кандидат технических наук,  доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники


Список литературы

1. Zhao J., Yan W., Xi N., Mutka M.W., Xiao L. A miniature 25 grams running and jumping robot // Robotics and Automation (ICRA): Proc. IEEE Intern. Conf., Hong Kong, China, 2014. P. 5115-5120.

2. Lambrecht B. G. A., Horchler A. D., Quinn R. D. A small, insect-inspired robot that runs and jumps // Robotics and Automation (ICRA): Proc. IEEE Intern. Conf., Barcelona, Spain, 2005. P. 1240-1245.

3. Xu Z., Lü T., Ling F. Trajectory planning of jumping over obstacles for hopping robot // J. of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2008. Vol. 30. No. 4. P. 327-334.

4. Яцун С.Ф., Ворочаева Л.Ю., Савин С.И. Исследование вопросов управления ориентацией колесного прыгающего робота в полете // Мехатроника, автоматизация, управление. 2019. № 4. С. 236-243.

5. Vorochaeva L., Savin S. Study of the Acceleration Modes of a Jumping Robot for Two Cases of Realisation // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics): Proc. IEEE Conf., Omsk, Russia, 2018. Р. 16.

6. Ворочаева Л.Ю., Мальчиков А.В., Савин С.И. Определение диапазонов допустимых значений геометрических параметров колесного прыгающего робота // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22. № 1(76). С. 76-84. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-1-76-84.

7. Anitescu M., Potra, F.A. Formulating dynamic multi-rigid-body contact problems with friction as solvable linear complementarity problems // Nonlinear Dynamics. 1997. Vol. 14(3). P. 231-247.

8. Cottle R.W. Linear complementarity problem // Springer US. 2009. P. 1873-1878.

9. Avis D., Fukuda K. A pivoting algorithm for convex hulls and vertex enumeration of arrangements and polyhedral // Discrete & Computational Geometry. 1992. Vol. 8(3). P. 295-313.


Для цитирования:


Ворочаева Л.Ю., Савин С.И., Мальчиков А.В. Исследование вариантов реализации серий прыжков при преодолении прыгающим роботом лестничного пролета. Известия Юго-Западного государственного университета. 2019;23(3):33-43. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-3-33-43

For citation:


Vorochaeva L.Y., Savin S.I., Malchikov A.V. The Research of Jumps' Implementation Options in Overcoming Ladder Flight by the Jumping Robot. Proceedings of the Southwest State University. 2019;23(3):33-43. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-3-33-43

Просмотров: 13


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)