Механика и управление движением автономного многоколесного аппарата

• Автор: Алисейчик, Антон Павлович
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Содержание

1 Обзор публикаций, посвященных колесным, шагающим и колесно-шагающим роботам

2 Методика исследования комфортабельности движения шестиколесного робота с пассивной независимой подвеской

2.1 Модель шестиколесного робота

2.2 Модель подвески

2.3 Метод управления

2.4 Модель контакта колеса с дорогой

2.5 Модель неровностей дороги

2.6 Построение списка экспериментов

2.7 Структуризация и анализ результатов

2.8 Основные заключения о пассивной подвеске

3 Управление движением шестиколесного робота с меканум-колесами
3.1 Математическая модель меканум-колеса
3.2 Построение модели колеса. Препроцессинг
3.3 Моделирование движения меканум-колеса
3.4 Управление движением шестиколесного ровера на меканум-
колесах
4 Исследование динамики движения и синтез управления робота с активной подвеской
4.1 Оптимизация и выбор массово-инерционных и геометрических характеристик аппарата
4.2 Управление, движение по поверхностям разного типа с пас-
сивной подвеской для шестиколесного пневматического аппарата
4.3 Силовое управление активной подвеской
4.4 Движение по поверхностям с микро/макро неровностями

Список используемых сокращений
АБМ Адамс-Бэшфорт-Моултои
АМС Автоматическая межпланетная станция
ВМС Военно-морские силы
ГДЛ Газодинамическая лаборатория
ИПМ Институт прикладной математики
МГТУ Московский Государственный Технический Университет
МГУ Московский Государственный Университет
НМША Натурный макет шагающего аппарата
ОАО Открытое акционерное общество
ОС Операционная система
ПрОП-М Прибор оценки проходимости-Марс
РИТЭГ Радиоизотопный термоэлектрический генератор
СК Система координат
СКВ ПА Спец. конструкторское бюро приборостроения и автоматики
УМ Универсальный Механизм
ШИМ Широтно-импульсная модуляция
ЭВМ Электронная вычислительная машина
ASIMO Advanced Step in Innovative Mobility
ATHLETE All-Terrain Hex-Legged Extra-Terrestrial Explorer
CMU Carnegie Mellon University

CV Computer Vision
EM Expectation-maximization
EPFL Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
ESA European Space Agency
GMMs Gaussian Mixture Models
JPL Jet Propulsion Laboratory
KUKA Keller und Knappich Augsburg
M.U.L.E. Multifunction Utility/Logistics and Equipment
NASA National Aeronautics and Space Administration
ODV Omni-Directional Vehicle
PC Personal computer
PECE Prediction-evaluation-correction-evaluation PEGASUS Perspective Gait Supervisory System PPM Park-Parallel Method QRIO Quest for cuRIOsity
ReCUS Remotely Controlled Underwater Surveyor
RMS Root mean square
SOLERO Solar-Powered Exploration Rover
TARDEC Tank Automotive Research, Development and Engineering Center TITAN Tokyo Institute of Technology, Aruku Norimono UM Universal Mechanism WFM The Walking Forest Machine

Перемещение их конечностей оказывается очень неравномерным: пока лапка касается песка, она перемещается чрезвычайно медленно и осторожно, а как только лапка поднимается в воздух — она становится почти молниеносной. Этот подход реализован и в шестиколесном роботе ЭапсИЗои вращаясь вокруг оси, его «колеса», имеющие форму неполных спиралей (или сильно изогнутых ног) касаются песка с осторожностью, при этом в каждый момент времени на песок давят не менее 3 «колес», а остальные быстро совершают оборот в воздухе для подготовки к следующему шагу. На данный момент, после более чем года усовершенствований, робот способен развивать по глубокому песку скорость до 0,3 м/с — то есть в 15 раз быстрее современных марсоходов [39].
Рис. 17. «LegVan» и «Solero»
«LegVan» (рис. 17слева) является полноценным колесно-шагающим мобильным роботом, оснащенным системой управления, датчиками и специальной системой подвески. Данный аппарат имеет определенный уровень автономности. Это означает, что он может выполнять свои функции, основываясь только на информации, поступающей с датчиков. При этом программа выбирает один из возможных алгоритмов действий в зависимости от вновь полученной информации, способной повлиять на эффективность его работы [27]. Проект «LegVan» был разработан компанией Wroclaw University of Technology, Польша. Основной задачей робота является перемещение в пространстве путем шагания при поддержании горизонтального уровня установленной на нем платформы. Стратегия робота основана на поведенческой концепции водителя. Если во время работы происходит событие, то это событие интерпретируется ПО и осуществляется соответствующий ответ.