Динамика управляемого движения мобильной электромеханической системы с попарно кинематически связанными колесами

• Автор: Чжо Пьо Вей
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ
1.1 Классификация мобильных электромеханических систем
1.2 Обзор конструкций существующих гусеничных мобильных систем
1.3 Обзор существующих конструкций колесных электромеханических систем
1.4 Цель и задачи диссертации
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ПОПАРНО КИНЕМАТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫМИ КОЛЕСАМИ
2.1 Описание конструкции и принцип движения электромеханической платформы с попарно кинематически связанными колесами
2.2 Кинематический анализ движения мобильной платформы с попарной кинематической связью между колесами
2.3 Исследование динамических особенностей движения мобильной электромеханической системы
2.4 Моделирование динамики электроприводов
2.5 Численное моделирование движения системы
2.6 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ МОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
3.1 Исследование прямолинейного движения платформы при типовых управляющих воздействиях
3.2 Исследование динамики мобильной электромеханической системы при движении по криволинейной траектории
3.3 Исследование программно-управляемого движения мобильной электромеханической системы
3.4 Исследование динамики мобильной электромеханической системы с двухмодульной конструкцией
3.5 Исследование прямолинейного движения составной
электромеханической системы робота
3.6 Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
4.1. Проектирование прототипа мобильной платформы
4.2. Экспериментальные исследования прямолинейного движения
мобильной системы
4.3. Экспериментальные исследования вращательного движения
системы под действием внешней силы
4.4. Экспериментальные исследования криволинейного движения
мобильной системы
4.5. Экспериментальные исследования мобильного робота как части мультиагентной системы
4.6. Инструментальные средства проектирования мобильных электромеханических систем с кинематически связанными колесами
4.7. Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт внедрения в учебный процесс кафедры теоретической механики и мехатроники ЮЗГУ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Использование робототехнических устройств для решения задач удаленного мониторинга, слежения, поисковых работ и т.д. в условиях повышенной опасности приобретает в настоящее время все большее распространение. Область применения мобильных колесных и гусеничных систем чрезвычайно широка и обусловлена очевидными преимуществами подобной техники, среди которых можно выделить: высокую проходимость, маневренность, высокую надежность и относительную простоту конструкции. Наибольшее распространение для поисково-разведывательных операций на пересеченной местности получили полноприводные колесные и гусеничные комплексы[12,13,29,34,73]. Это обусловлено повышенной проходимостью, возможностью преодоления препятствий, высокой маневренностью и хорошей динамикой перемещения таких машин.
Наиболее высокую проходимость и грузоподъемность, как правило, имеют гусеничные машины, однако, сложность многозвенной конструкции гусеничного движителя делает невозможным использование их в конструкции миниатюрных роботов [20-24]. Полноприводные колесные машины также имеют высокую проходимость по вязким грунтам и неровностям поверхности, однако требуют наличия развитой приводной системы, что также усложняет разработку, эксплуатацию и ремонт ходовой части машины[5,38,39].
Использование в конструкции мобильных электромеханических систем попарно кинематически связанных колес позволяет не только обеспечить высокую проходимость и маневренность системы, но и сохранить простоту компоновки шасси. Данный подход к построению колесного движителя позволяет миниатюризировать мобильную электромеханическую систему, что дает возможность использовать ее для проведения скрытых

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ПОПАРНО КИНЕМАТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫМИ КОЛЕСАМИ
На основании анализа существующих подходов к расчету и математическому моделированию колёсных мобильных платформ, а также исследования конструкционных особенностей построения колёсного движителя с гибкой связью и отдельных его частей, была предложена к рассмотрению упрощенная схема мобильной электромеханической системы с попарно кинематически связанными колесами. Математические описание более сложных конструкций электромеханической платформы потребует введения дополнительных уравнений и расчетов, однако разработанные базовые алгоритмы расчета и принципы моделирования для них будут иметь аналогичный характер. Исследование математической модели относительно простой конструкции позволяет сосредоточить внимание на динамических особенностях движения мобильной платформы в целом. При этом установленные закономерности и эффекты будут характерны для всех типов машин с попарно кинематически связанными колесами и не будут обусловлены некоторыми конструктивными особенностями сложной подвески, многозвенной конструкции корпуса И Т.Д.
2.1 Описание конструкции и принцип движения электромеханической платформы с попарно кинематически связанными колесами
Рассмотрим конструкцию и принцип движения колёсной платформы с попарно кинематически связанными колесами, схема которого приведена на рис. 2.1.