Динамика мобильной трехзвенной механической системы при движении по горизонтальной шероховатой плоскости

• Автор: Рублев, Сергей Борисович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Состояние проблемы. Задачи исследования
1.1. Анализ конструкций. Классификация многозвенных
мобильных систем
1.2. Многозвенные мобильные устройства
1.3. Структура модулей, соединяющих звенья робота
1.4. Анализ математических моделей многозвенных
мобильных систем
1.5. Цель и задачи диссертации
Выводы по главе
2. Математическое моделирование различных режимов движения трехзвенного мобильного робота
2.1. Кинематический анализ движения
2.2. Описание устройства и принципа движения трехзвенного механизма
2.3. Описание основных законов движения робота
2.3.1. Продольное движение
2.3.2. Боковое (поперечное) движение
2.3.2.1. Математическая модель робота при поперечном движении с учетом ударного взаимодействия звеньев и ограниченной мощности привода
2.3.2.2. Моделирование удара боковых звеньев с корпусом робота
2.3.3. Поворот на месте (вращательное движение)
2.4. Математическая модель движения робота в моменты остановки
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальные исследования движения трехзвенного робота
3.1. Анализ факторов, влияющих на скорость передвижения трёхзвенного робота
3.2. Методика проведения экспериментальных исследований
3.3. Выбор варьируемых параметров
3.4. Результаты экспериментальных исследований
3.5. Сравнение теоретических и экспериментальных данных
3.6. Выводы по главе
Глава 4.Анализ современных систем автоматического пожаротушения
4.1. Классификация автоматических установок пожаротушения
4.2. Конструкции роботов применяемых для пожарных роботов
4.2.1. Робот-пожарный Anna Konda
4.2.2. Робот компании Hoya Robot
4.2.3. Стационарные пожарные роботы на базе лафетных стволов
4.3. Описание принципов работы пожарного робота

4.4. Описание конструкции трехзвенного робота для систем локального тушения пожаров
4.5. Инженерная методика расчета параметров робота
4.5.1. Расчёт и подбор привода
4.5.2. Расчёт на прочность рабочего звена робота
4.6. Цифровая система автоматического управления приводом робота
4.6.1.Функциональная схема системы управления
4.7. Выводы по главе
Заключение
Список литературы

Введение
Исследования в области создания механизмов, имитирующих поведение реальных биологических прототипов - новое, активно развивающееся направление развития науки. Имитация или копирование принципов поведения живых организмов позволяет создавать устройства, обладающие уникальными свойствами, которые находят конкретное практическое применение. Именно к таким устройствам относятся «змееподобные» роботы. В дальнейшем под змееподобным роботом будем понимать совокупность твердых тел связанных между собой шарнирами, которые оснащены приводами вращательного движения, позволяющими совершать звеньям относительное движение. В результате взаимодействия звеньев с опорной поверхностью механическая система совершает некоторое движение в определенном направлении.
Первые змееподобные роботы были созданы еще в 70-х годах XX века в Японии. На сегодняшний день создано немало устройств, имитирующих движение змей. Такие устройства имеют различную структуру, различные компоненты, однако, все они стремятся как можно больше приблизиться к движению реальных объектов. Вначале змееподобные роботы имели значительные габаритные размеры, развивали очень маленькую скорость, но затем, с развитием техники эти проблемы начали решаться. Однако, до сих пор не создано устройств, полностью копирующих особенности движения реальных змей.
К достоинствам змееподобных роботов можно отнести то, что они способны перемещаться по неровной поверхности, подниматься на высоты, сравнимые с их собственной длиной, а также перемещаться по мягким или вязким материалам и т.д.
Для осуществления движения они способны создавать распределенные усилия по всей своей длине, обладают низким энергопотреблением при движении одного звена и в целом всей конструкции. Небольшая ширина и высота змееподобных роботов позволяет им осуществлять движение в областях,

Полученные кинематические соотношения позволяют найти кинетическую энергию рассматриваемой механической системы, а также определить обобщенные силы и потенциальную энергию, и установить связь между заданными углами относительного вращательного движения и координат центра масс звеньев системы. Для этого необходимо решить как прямую, так и обратную задачи кинематики.
Под прямой задачей будем понимать определение координат центров масс второго и третьего звеньев системы при заданных углах относительного вращательного движения, а также определенных координатах центра первого звена и абсолютного угла его поворота.
Под обратной задачей будем понимать определение относительных углов поворота звеньев друг относительно друга при заданных координатах центров масс второго и третьего звеньев и определенном положении первого звена.
2.2. Описание устройства и принципа движения трехзвенного механизма.
Рассмотрим трехзвенный мобильный робот, перемещающийся по горизонтальным шероховатым поверхностям, который разработан В ИПМех РАН. Общий вид робота представлен на рис. 2.3.
Рис.2.3. Внешний вид трехзвенного робота