PhD (Engineering), assistant professor of Chair of Mechanics, Mechatronics and Robotics
кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники
PhD (Engineering), senior researcher of the Laboratory of Mechatronics, Control and Prototyping
кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории мехатроники, управления и прототипирования
The paper considers a three-link crawling snake-like robot, the links of which are connected by two-axis hinges. The robot is equipped with four bearing supports with the controlled coefficient of friction between them and the surface. The device is designed to move inside buildings after the emergencies to search for people under the debris and to transport the essentials to them. The robot is controlled by the operator in two modes: the sequential execution of commands (forward, backward, turn, etc.) and moving from the starting point to the final one. Working in each of the control modes requires the use of the gaits bank. The authors developed the classification of gaits for a crawling robot based on several criteria: the admissible periodic separation of links from a surface, the ability to control by friction in the supports, the combinations of controllable bearing supports, and the implemented type of motion. The authors studied in detail the controllable planar gaits of a robot when moving it forward and distinguished four types of gaits: longitudinal, transverse, transverse s -shaped, and longitudinal-transverse. For each gait the sequence of stages is developed, the conditions of their beginning and end imposed on the movements of the links are formulated and the vector of generalized coordinates is defined. As a result of numerical simulation, the authors built the graphs of trajectories of the centers of mass of links and the center of mass of the entire device for each gait, as well as the graphs of time dependences of the angles of rotation of links. The study identified the influence of angles of links relative positions on the distance traveled by the robot. It is revealed that for the same time of movement, the robot will pass the greatest distance with a longitudinal gait irrespective of angles of links relative position. The device will be able to march the same distance at two types of transverse gaits at the maximum possible angle of the links relative position.
В работе рассматривается трехзвенный ползающий змееподобный робот, звенья которого последовательно соединены друг с другом двухкоординатными шарнирами. Робот оснащен четырьмя опорами с управляемым коэффициентом трения между ними и поверхностью. Устройство предназначено для передвижения внутри зданий после чрезвычайных происшествий с целью поиска под завалами людей и транспортировки им предметов первой необходимости. Движение робота осуществляется при управлении оператором в двух режимах: последовательном выполнении команд (вперед, назад, поворот и т. д.) и перемещении из начальной точки в конечную. Для работы в каждом из режимов управления требуется использование банка походок устройства. Разработаны классификации походок ползающего робота по нескольким критериям: по возможности периодического отрыва звеньев от поверхности, по возможности управления трением в опорах, по комбинациям управляемых опор, по типу реализуемого движения устройства. Детально рассмотрены управляемые плоские походки робота при перемещении его вперед, выделено четыре типа походок: продольная, поперечная, поперечная s -образная, продольно-поперечная. Для каждой походки разработана последовательность этапов, сформулированы условия их начала и завершения, накладываемые на движения звеньев связи, определен вектор обобщенных координат. В результате численного моделирования построены графики траекторий центров масс звеньев и центра масс всего устройства для каждой походки, а также графики временных зависимостей углов поворота звеньев. Установлено влияние углов взаимного расположения звеньев на преодолеваемое роботом расстояние. Выявлено, что за одно и то же время движения робот пройдет наибольшее расстояние при продольной походке независимо от углов взаимного расположения звеньев, это же расстояние устройство сможет преодолеть при двух видах поперечных походок при максимально возможном угле взаимного расположения звеньев.