Кинематика шагающих роботов

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Соединение кривошипов происходит посредством заменяемой втулки 2, которая является объектом изучения. Износ втулки влияет на общую точность механизма. На каждом кривошипе для задания своей длины предусмотрен ползун 4, выполняющий две функции: в фиксированном положении - определение расстояния до крепления следующего звена механизма с точностью до 1 мм, в свободном положении выполняет функцию элемента линейного перемещения по кривошипу. Фиксация данных происходит датчиками углового и линейного перемещения 5.

Полученные данные поступают на ЭВМ через СОМ-порт. Разработанное приложение (рис. 2) позволяет регистрировать и обрабатывать сигналы, полученные со стенда. Позволяет структурировать полученные данные, выводить в отдельный файл, отображать графики изменения показаний датчиков. Представляет собой приложение, написанное на макроязыке Borland Delphi 7. Регистрация и обработка сигнала производится по методике, предоставленной производителями датчиков. Расчет производится по методикам численных преобразований.

> аЗ

Рис. 2. Окно пользовательского интерфейса программы регистрации и обработки сигналов датчиков угловых и линейных перемещений комплекса

Для функционирования программы достаточно запустить приложение и выбрать порт, через который подключены датчики. Нажать кнопку «Начать запись», для начала регистрирования сигналов. Кнопка «Остановить запись» останавливает регистрацию сигналов, и сохраняет их в оперативной памяти ЭВМ. Кнопка «Экспорт» позволяет экспортировать данные в MS Excel для удобного редактирования и просмотра. Реализованный модуль обработки сигналов позволяет умножать на коэффициент, суммировать коэффициент, либо дифференцировать массив данных сигнала. После обработки исходный сигнал остается без изменений, но создается новый сигнал, порожденный от исходного сигнала. Реализована возможность просмотра графиков полученных, или обработанных данных.

Рассмотренный программно-аппаратный комплекс может быть использован в виде учебно-научно-исследовательской установки для ведения лабораторных работ по курсу «Теория механизмов и машин», а также для проведения экспериментов при выполнении научно-исследовательских работ магистрантов по направлению Технологические машины и оборудование и аспирантов по специальности: Машиноведение, системы приводов и детали машин.

Библиографические ссылки

1. Фролов К. В. Теория механизмов и машин. М. : Высш. шк., 2005.

2. Типовой комплект оборудования для лаборатории «Теория механизмов и машин». 10.03.2010. РНПО «РОСУЧПРИБОР» URL: http://www.rosuch-pribor.ru/russian/Prof2007/tmm/tmm-menu.html.

© Казанцев А. А., Ереско С. П., 2010

УДК 621.7.077

А. Н. Коротченко Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

КИНЕМАТИКА ШАГАЮЩИХ РОБОТОВ

Рассматривается перспектива применения шагающих механизмов и их кинематические схемы. Выявлены их основные преимущества относительно других видов движения.

С середины 80-х годов значительно выросло количество работ, посвященных обоснованию потребности разработки методов исследования динамики и управления движением, а также методов расчета и проектирования транспортных и технологических машин с шагающими движителями.

Колесный транспорт предназначен в основном для передвижения по ровной, твердой дороге. Уступ высотой в радиус колеса непреодолим для

большинства колесных машин. Малоэффективен колесный транспорт и при движении по слабым грунтам (песок, снег, болотистые почвы, размокшая глина и т. д.). Гусеничные машины превосходят колесные по тягово-сцепным свойствам, имеют значительные преимущества при движении по слабым грунтам. По профильной же проходимости они примерно соответствуют многоосным машинам.

Секция «Проектирование машин и робототехника»

В то же время животные и люди могут передвигаться с помощью ног по большей части поверхности, непроходимой для колесного и гусеничного транспорта. Необходимость создания наземных транспортных средств высокой проходимости заставила обратиться к созданию машин, перемещающихся с помощью конечностей. Предполагается, что такие положительные качества шагающего движителя, как высокая адаптация к неровностям опорной поверхности, принципиально более высокая маневренность, допускающая перемещение машины в произвольном направлении и повороты на месте, опорная проходимость по грунтам с низкой несущей способностью, возможность комфортабельного движения, позволят шагающим машинам (ШМ) занять свою нишу в системе машин, используемых в хозяйственной деятельности человека [1].

Для механизмов шагания роботов часто используются простые стержневые кулисные механизмы, что позволяет использовать небольшое количество приводов, что в свою очередь снизит вес и упростит конструкцию. Основным критерием оценки таких механизмов является коэффициент режима

Сдвоенный лямбдаобразный механизм.

Для увеличения коэффициента режима до 0,5 необходимо введение дополнительного механизма, например, редуктора с некруглыми зубчатыми колесами, двухкривошипного четырехзвенника, криво-шипно-кулисного механизма и т. п., что приводит к значительному усложнению конструкции механизма шагания.

Рис. 1. Сдвоенный лямбдаобразный механизм

Четырехзвенник, коэффициент режима - 0,375. Присоединение 4-звенного механизма с равномерно вращающимся кривошипом обеспечивает коэффициент режима 0,508.

Шестизвенный механизм шагания имеет лучшую форму траектории.

Участки захода и схода с опорного участка наклонены под углом 45° к горизонту и имеют высоту около 60 % от длины трека. Нога меняет направление горизонтального движения, уже значительно поднявшись над опорной поверхностью, что умень-

шает вероятность ее волочения. Форма траектории близка к симметричной, что позволяет достаточно успешно двигаться как передним, так и задним ходом [2].

Рис. 2. Четырехзвенник

Рис. 3. Шестизвенный механизм

Кинематическая схема модели шестиногого робота обеспечивающая движение от одного привода.

Г

гтт

Ж

/7777

Ж-

Рис. 4. Кинематическая схема модели робота

Библиографические ссылки

1. Динамика и управление движением многоногих статически устойчивых шагающих машин. URL: http://dtm.vstu.ru/ ; URL: http://dtm.vstu.ru/research /walkingmachines/integr.html.

2. Кинематика моделей роботов. URL: http://roboforum.ru/index.php/; URL: http://roboforum. ru/viewtopic.php?f=88&t=2053&hilit=%D1%80%D0 %BE%D0%B1%D0%BE%D1%82&sid=8ff922aba80f8 74a6e9c05 7c1945284a&start=675.

© Коротченко А. Н., Смирнов Н. А., 2010