Алгоритмы преодоления шагающим аппаратом высоких препятствий за счет сил кулоновского трения

• Автор: Корянов, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

1 Ситуационное моделирование
1.1 Описание виртуальной среды
1.2 Формирование динамической модели робота
1.3 Синтез управления
1.3.1 Планирование движений ног относительно корпуса
1.3.2 Сервоуправление
2 Построение движений
2.1 Регулярные походки
2.2 Равновесие при залезании на вертикальный угол и столб
2.3 Построение движения для преодоления препятствий
2.3.1 Залезание на вертикальный угол
2.3.2 Залезание на вертикальный столб
2.4 Маневр на вершине
2.5 Перелезание на уступ, случай /ц = /і — 0.6а
2.6 Перелезание на уступ, случай Н = к + 0.35а
2.7 Перелезание на уступ, инверсный метод
2.8 Перелезание на уступ, случай Н = /і — 0.2а
2.9 Построение движения по горизонтальному брусу
2.9.1 Движение по узкой следовой колее
2.9.2 Стабилизация движения при нарушении статической устойчивости

3 Программная реализация
3.1 Блок-схема управления
3.2 Базовые входные данные, инициализация
3.3 Кинематическое состояние объекта
3.4 Действующие силы и моменты
3.5 Обработка сообщений о ходе процесса интегрирования
3.6 Общая структура вызовов
4 Результаты моделирования
4.1 Параметры
4.2 Динамические свойства построенных маневров
Заключение
Литература
А Используемые обозначения и сокращения
В Исходные коды для движения по брусу
С «Кинограмма» движения по брусу

Актуальность темы. Изучению способности биологических существ передвигаться с помощью шагания посвящены работы [1-6]. В работах [7-12] исследованы аспекты, связанные с технической реализацией шагающих машин и построением их лабораторных и полунатурных макетов. Актуальность этих исследований обусловлена тем, что существует ряд областей практического применения мобильных роботов, в которых проходимости колесных машин недостаточно для решения возникающих задач. Это, например, движение в среде с хаотически расположенными препятствиями больших размеров (завалы, разрушенные строения); движение при условии минимизации контакта с опорой (ходьба по тундре, но болотам, сельскохозяйственные работы, разминирование дорог); движение по трубам, по стержневым конструкциям; движение с минимальными повреждениями поверхностного слоя почвы и др. В работах, посвященных алгоритмам построения движений шагающих машин, есть естественная тенденция к усложнению опорных поверхностей при различных условиях, накладываемых на конструкцию робота.
Шестиногие шагающие машины могут обеспечить достаточный запас статической устойчивости па всех стадиях движения но горизонтальной плоскости [7]. Разработки макетов таких машин были направлены на исследование возможности движения по опорной поверхности небольшого наклона со сравнительно малыми неровностями. Указанный тип поверхностей позволяет сохранять горизонтальную ориентацию корпуса робота [7-11], что позволяет обеспечить комфортабельность движения. Вместе с тем преодоление значительного количества препятствий невозможно при

Рг(^) — (Р£»(^п—1.)> [ {т 0.3а + Рхг) Рщ{^п—1)]^ ~Ь Рщ{^п—1)1 РС«(^п—1.))> гД*4) = (гу(ц), -(г + 0.85а), /гг), ] = 5, 6.
По окончании этапа корпус останавливается.
2.6.5. Стопы средних ног переносятся на уступ
гз(Ь) = (гу(и), -(г + 0.05а), /ц),
3 = 3, 4.
Рис. 2.42. Этап 2.6
2.6.6. Перенос ног не производится, корпус движется вперед на протяжении этапов 2.6.6-2.6
Рис. 2.43. Этап 2.6
Рх(*) = (Р&Уп-0, [~(г + 0.1а + Рхг) - Рщ(гп-х)]? + Р&{Ь„-0).
2.6.7. Стопы задних ног переносятся в позиции средних на вершине столба на момент начала маневра
Рис. 2.44. Этап 2.6