Исследование механики транспортных роботов, предназначенных для перемещения по техногенным средам

• Автор: Гуань Цзянь
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. РАЗВЕРНУТЫЙ ОБЗОР ПО ТРАНСПОРТНЫМ РОБОТАМ
И НОВЫЕ ЗАДАЧИ
1.1. Технологические основные и вспомогательные задачи, которые могут выполнять транспортные роботы
1.2. Свойства среды, где должен работать робот
1.3. Обзор литературы по транспортным роботам
1.4. Классификация техногенных сред, вид и
расположение опорных элементов
1.5. Общая формулировка теоретических задач для транспортных роботов, предназначенных для перемещения по техногенным средам
1.6. Выводы
2.ГЕОМЕТРИЯ И КИНЕМАТИКА ТРАНСПОРТНЫХ РОБОТОВ, ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ПО ТЕХНОГЕННЫМ СРЕДАМ
2.1. Основные принципы удерживания транспортных
роботов на опорных элементах
2.2. Сколько конечностей нужно транспортному роботу
для удерживания на цилиндрической поверхности
2.3. Расчет длины шага для транспортных роботов, перемещающихся по цилиндрической поверхности
2.4. Повороты робота на цилиндрической поверхности
2.5. Способы перемещения корпуса робота при перешагивании
2.6. Выводы

3.РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ РОБОТОВ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
3.1. Методика определения предельных состояний транспортных роботов
3.2. Расчет несущей способности транспортных роботов
на цилиндрической поверхности
3.3. Рекомендации по способу управления с переменой функций активных и пассивных конечностей
3.4. Преодоление транспортным роботом
типового препятствия
3.5. Задачи динамики транспортных роботов, перемещающихся по техногенным средам
3.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В течение длительного периода научная проблематика в робототехнике охватывала преимущественно задачи манипулирования. Однако последнее десятилетие характеризуется возрастанием интереса к транспортным роботам (ТР) как в России, так и в других странах. При этом явно наметилась тенденция расширения возможностей при большом разнообразии свойств сред, в которых необходимо обеспечить перемещение. Если раньше основное внимание уделялось задачам перемещения по плоской горизонтальной или слабопересеченной поверхности, то теперь рядом коллективов ученых рассматриваются задачи создания роботов, способных двигаться по вертикальным стенкам, лестницам, внутри труб и т. д. К настоящему времени имеются предпосылки для перехода от отдельных частных задач к обобщениям на основе суммарных представлениях о свойствах искусственных, техногенных сред, в число которых входят такие объекты, как строительные конструкции (фермы, опоры, решетки), мачты, опоры линий электропередач, трубы и трубопроводы и т. д. Роботы, предназначенные для перемещения по элементам подобных сред, должны иметь достаточное количество конечностей (“рук” или “ног”) с тем, чтобы иметь требуемые запасы несущей способности на всех фазах перемещения. При этом способы взаимодействия конечностей с элементами среды могут быть различными: конечности могут просто опираться на поверхности, или могут захватывать элементы специальными механическими захватными устройствами, возможно также использование вакуумных присосок или электромагнитов. Специфические трудности возникают при преодолении роботами препятствий, в роли которых часто выступают соединительные элементы конструкций. Перспективами широкого применения подобных ТР при

ним поверхностям, участки которых могут быть расположены под различными углами по отношению к горизонтальной плоскости [12]. Механическая часть робота представляет собой шарнирный много-звенник. В шарнирах расположены электроприводы, осуществляющие относительное вращение соседних звеньев. Все электроприводы управляются от единого устройства управления. На концевых звеньях робота расположены стопы с вакуумными схватами присосками. Такая конструкция придает роботу очень высокую маневренность, дает возможность оперативно изменять направление перемещений, позволяет легко изменять алгоритмы управления в зависимости от конкретных обстоятельств и обеспечивает надежное удержание механизма на рабочей поверхности. Кроме того, роботы подобного типа могут легко собираться из стандартных модулей, что дает возможность пользователю самому изменять число звеньев в зависимости от размеров и сложности поверхности, по которой предстоит двигаться роботу, и других условий его эксплуатации (например, массы переносимого технологического оборудования).
Научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы, посвященные созданию стеноходящих ТР — “стеноходов”, проводятся на кафедре “Автоматы” Санкт-Петербургского государственного технического университета в течение двух десятков лет [19, 38, 58]. В результате проведения данных работ были разработаны, изготовлены и испытаны различные по принципу действия экспериментальные модели роботов, предназначенных для жидкостной очистки поверхностей [38]. На рис. 1.26 показана транспортная система, шасси робота с непрерывным колесным движительным механизмом, который позволяет передвигаться плавно и без ударных ускорений по прямым или дугам окружностей. Конструкция включает две вакуумные присоски, и два ходовых колеса, расположенные между ними и имеющие привод вращения от электродвигателей через редуктор. Робот также