Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Алгоритм преодоления ползающим роботом лестничного пролета путем заползания на него или сползания

https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-3-21-34

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования. Целью работы является разработка алгоритма последовательных движений трехзвенного ползающего робота, который обеспечивает возможность преодоления устройством лестничных пролетов путем заползания на каждую ступень или сползания с каждой ступени при обратной последовательности этапов. Особенностью робота является сочетание трех типов движений: змее-, червеи гусеницеподобного, что делает устройство более маневренным и расширяет его функциональные возможности.
Методы. Для разработки математической модели движения звеньев ползающего робота на каждом из этапов алгоритма и описания его контактного взаимодействия с опорной поверхностью используется метод динамики многомассовых систем, для формирования связей, ограничивающих движения звеньев, используются методы кинематического и структурного анализа механизма робота.
Результаты. В статье представлены результаты численных экспериментов заползания робота на ступень лестничного пролета и сползания с нее, подтверждающие адекватность предложенного алгоритма движения. Положения опорных точек в моменты начала и завершения этапов, длины звеньев, а также углы их поворота в вертикальной плоскости соответствуют значениям этих величин, указанным в алгоритме в виде накладываемых связей и сформулированных условий завершения этапов.
Заключение. В статье описан детальный поэтапный алгоритм заползания ползающего робота на ступень лестничного пролета и сползания с нее, показано, что заползание и сползание являются противоположными с точки зрения реализации последовательности этапов операциями. Преимуществом данного алгоритма является универсальность его этапов для подъема робота по лестнице и спуска с нее. Помимо этого этапы алгоритма разработаны таким образом, что опрокидывания робота не происходит.

Об авторах

Л. Ю. Ворочаева
Юго-Западный государственный университет
Россия

Ворочаева Людмила Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники, Reseaher ID: N-7205-2016

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040



С. И. Савин
Университет Иннополис
Россия

Савин Сергей Игоревич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории мехатроники, управления и прототипирования, Reseaher ID: N-8048-2016

ул.Университетская 1, г. Иннополис 420500



А. В. Мальчиков
Юго-Западный государственный университет
Россия

Мальчиков Андрей Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040



Список литературы

1. Tao W., Ou Y., Feng H. Research on Dynamics and Stability in the Stairs-climbing of a Tracked Mobile Robot // Intern. J. of Advanced Robotic Systems. 2012. Vol. 9(4). P. 146.

2. Ben-Tzvi P., Ito S., Goldenberg A.A. A mobile robot with autonomous climbing and descending of stairs // Robotica. 2009. Vol. 27(2). P. 171-188.

3. Analysis of stairs-climbing ability for a tracked reconfigurable modular robot / J. Liu, Y. Wang, S. Ma, B. Li // IEEE Intern. Safety, Security and Rescue Rototics: Workshop. Kobe, Japan. 2005. P. 36-41.

4. Multi-objective optimization for a humanoid robot climbing stairs based on Genetic Algorithms / B. Sheng, M. Huaqing, L. Qifeng, Z. Xijing // IEEE Intern. Conf. on Information and Automation. Zhuhai, China. 2009. P. 66-71.

5. Zhang R., Vadakkepat P., Chew C.M. Motion planning of biped robot climbing stairs // Proc. of FIRA Robot World Congress. 2003. P. 1-3.

6. Takahashi Y., Nakayama H., Nagasawa T. Biped robot to assist walking and moving up-and-down stairs // IECON: Proc. of the 24th Annual Conf. of the IEEE Industrial Electronics Society. 1998. Vol. 2. P. 1140-1145.

7. Komura H., Yamada H., Hirose S. Development of snake-like robot ACM-R8 with large and mono-tread wheel // Advanced Robotics. 2015. Vol. 29(17). P. 1081-1094.

8. Pfotzer L., Klemm S., Rönnau A., Zöllner J.M., Dillmann R. Autonomous navigation for reconfigurable snake-like robots in challenging, unknown environments // Robotics and Autonomous Systems. 2017. Vol. 89. P. 123-135.

9. Yamada H., Takaoka S., Hirose S. A snake-like robot for real-world inspection applications (the design and control of a practical active cord mechanism) // Advanced Robotics. 2013. Vol. 27(1). P. 47-60.

10. Development and control of articulated mobile robot for climbing steep stairs / M. Tanaka, M. Nakajima, Y. Suzuki, K. Tanaka // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2018. Vol. 23(2). P. 531-541.

11. Development of the snake-like rescue robot" KOHGA" / T. Kamegawa, T. Yarnasaki, H. Igarashi, F. Matsuno // ICRA: Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation. New Orleans, USA. 2004. Vol. 5. P. 5081-5086.

12. Yim M., Homans S., Roufas K. Climbing with snake-like robots // IFAC workshop on mobile robot technology. 2001. P. 21-27.

13. Borenstein J., Hansen M., Borrell A. The OmniTread OT-4 serpentine robot—design and performance // J. of Field Robotics. 2007. Vol. 24(7). P. 601-621.

14. Development of control for a serpentine robot / W.R. Hutchison, B.J. Constantine, J. Borenstein, J. Pratt // IEEE Intern. Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation. Jacksonville, USA. 2007. P. 149-154.

15. Vorochaeva L.Yu., Savin S.I., Yatsun A.S. Solving the Problem of Overcoming a Staircase Flight by a Multi-Link Crawling Robot // Intern. Conf. on Industrial Engineering. Sochi, Russia. 2020 (в печати).

16. Vorochaeva L., Savin S., Yatsun A. An investigation of motion of a crawling robot with supports with controllable friction // Russian J. of Nonlinear Dynamics. 2019. Vol. 15(4). P. 623–632.

17. The study of special positions of a crawling robot when changing its configuration / L.Yu. Vorochaeva, A.V. Malchikov, A.S. Yatsun, A. Martinez // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 747. P. 012094.

18. Яцун С. Ф., Мальчиков А. В., Жакин А. И. Динамические опорные элементы ползающих роботов для движения по наклонным поверхностям // Известия ЮгоЗападного государственного университета. 2012. №. 2-1. C. 89-95.

19. Яцун С. Ф., Мальчиков А. В. Автоматизированный мобильный комплекс для диагностики трубопроводов переменного диаметра // Автоматизация и современные технологии. 2012. №. 12. С. 3-8.

20. Carbone G., Malchikov A., Ceccarelli M., Jatsun S. Design and simulation of Kursk robot for in-pipe inspection // SYROM: Proc. of the 10th IFToMM Intern. Symposium on Science of Mechanisms and Machines. Brasov, Romania. 2010. P. 103-114.


Для цитирования:


Ворочаева Л.Ю., Савин С.И., Мальчиков А.В. Алгоритм преодоления ползающим роботом лестничного пролета путем заползания на него или сползания. Известия Юго-Западного государственного университета. 2020;24(3):21-34. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-3-21-34

For citation:


Vorochaeva L.Yu., Savin S.I., Mal'chikov A.V. An Algorithm for Crawling Robot Climbing or Descending Stair Flights. Proceedings of the Southwest State University. 2020;24(3):21-34. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-3-21-34

Просмотров: 83


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


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