Особенности преодоления уклонов шагающими аппаратами

Особенности преодоления уклонов шагающими аппаратами

Чернышев Вадим Викторович
д.т.н., доцент, Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ), кафедра «Теоретическая механика», профессор, 400005, Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28, тел.: +7(960)883-57-25, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Арыканцев Владимир Владимирович
ВолгГТУ, кафедра «Теоретическая механика», м.н.с., 400005, Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28, тел.: +7(988)497-57-75, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Вершинина Ирина Петровна
к.т.н., ВолгГТУ, кафедра «Теоретическая механика», доцент, 400005, Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28, тел.: +7(906)174-49-05, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Гончаров Антон Александрович
к.т.н., ВолгГТУ, кафедра «Теоретическая механика», с.н.с., 400005, Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28, тел.: +7(8442)248-113, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Шаронов Николай Геннадьевич
к.т.н., доцент, ВолгГТУ, кафедра «Теоретическая механика», доцент, 400005, Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28, тел.: +7(903)31-73-16, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


Материал поступил в редакцию 15 декабря 2020 года.

Аннотация

Для мобильных роботов, предназначенных для работы в экстремальных условиях, важной характеристикой является величина преодолеваемого уклона. Для колесных и гусеничных машин угол преодолеваемого уклона ограничен сцепными свойствами грунта. Шагающий движитель может обеспечить преодоление более крутых уклонов, так как аналог коэффициента сцепления для шагающих машин, при большой глубине следовой колеи, может быть существенно больше 1. В работе обсуждаются результаты экспериментальных исследований особенностей преодоления уклонов шагающим аппаратом в условиях слабонесущего грунта. При преодолении уклонов мобильными роботами возможно их опрокидывание или сползание под уклон. Показано, что на слабых грунтах сползание шагающих машин под уклон маловероятно. Это обусловлено значительными деформациями грунта под опорными элементами движителя. С другой стороны, деформация грунта ухудшает показатели устойчивости шагающего аппарата к опрокидыванию. Рассмотрен способ повышения устойчивости к опрокидыванию за счет управления положением корпуса робота путем раздельного регулирования условного клиренса механизмов шагания. Показана возможность регулирования клиренса в движителе на базе цикловых механизмов шагания Умнова-Чебышева. Преодоление уклонов требует определенного запаса тягового усилия. Определены значения дополнительной мощности и силовые характеристики привода шагающего движителя, необходимые для успешного преодоления уклонов. Результаты работы могут быть востребованы при разработке шагающих машин и мобильных роботов.

Ключевые слова
Мобильные роботы, шагающие машины, взаимодействие с грунтом, тягово-сцепные свойства, преодоление уклонов, устойчивость к опрокидыванию, математическое моделирование, натурные испытания.

Благодарности
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Волгоградской обл., проекты № 19-08-01180 а, № 19-48-340007 р_а.

DOI
https://doi.org/10.31776/RTCJ.9309

Индекс УДК 
629.365

Библиографическое описание
Михайлюк М.В. Виртуальное прототипирование системы визуализации спускаемого лунного модуля для улучшения пространственной и ситуационной осведомленности космонавтов при посадке на лунную поверхность / М.В. Михайлюк, Б.И. Крючков, В.М. Усов // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 9. - №3. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2021. – С. 234-240. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Забавников Н. А. Основы теории транспортных гусеничных машин. / Н. А. Забавников. – Москва: Машиностроение, 1975. – 448 c.

  2. Гуськов В. В. Тракторы. Теория / В. В. Гуськов // Москва: Машиностроение. – 1988. – 375 с. – Текст: непосредственный.

  3. Кемурджиан А. Л. Планетоходы / А. Л. Кемурджиан. – Москва: Машиностроение. – 1993. – 400 с. – Текст: непосредственный.

  4. Сравнительный анализ колёсных, гусеничных и шагающих машин / Е. С. Брискин [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – 2013. – № 1. – C. 6-14. – Текст: непосредственный.

  5. Чернышев В. В. Моделирование механики контактного взаимодействия опорных элементов шагающих роботов при больших тяговых усилиях / В. В. Чернышев, А. А. Гончаров, В. В. Арыканцев // Робототехника и техническая кибернетика. – 2019. –№ 1 (22). – C. 53–57. – Текст: непосредственный.

  6. Закономерности контактного взаимодействия малоразмерных опорных элементов шагающих машин со слабонесущими грунтами / В. В. Чернышев, А. А. Гончаров, Я. В. Калинин [и др.]. // Тракторы и сельхозмашины. – 2020. – № 3. – С. 54-61. – Текст: непосредственный.

  7. Чернышев В. В. Полевые исследования шагающих машин / В. В. Чернышев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2004. – № 4. – C. 20-22. – Текст: непосредственный.

  8. Брискин Е. С. О позиционной зависимости тягово-сцепных свойств шагающих машин с цикловыми движителями / Е. С. Брискин. [и др.] // Тракторы и сельхозмашины.– 2009. – № 6. – C. 21-25. – Текст: непосредственный.

  9. Чернышев В. В. МАК-1 – подводный шагающий робот / В. В. Чернышев, В. В. Арыканцев // Робототехника и техническая кибернетика. – 2015. – № 2. – С. 45-50. – Текст: непосредственный.

  10. Design and underwater tests of subsea walking hexapod MAK-1 / V. V. Chernyshev [et al] // Proceedings of the ASME 2016 35th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2016 (Busan, South Korea, June 19-24, 2016). – 2016. – P. 9. – Text: unmediated.

  11. Патент 2207283 Российская Федерация, МПК B62D 57/032 (2000.01). Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости: № 2001111611/28: заявл. 26.04.2001: опубл. 27.06.2003 / В. В. Чернышев, Е. С. Брискин, А. Ю. Савин; заявитель и правообладатель Волгоградский государственный технический университет (ВолГТУ). – Текст: непосредственный.

  12. Чернышев В. В. Цикловой механизм шагания с трансформируемой траекторией опорной точки / В. В. Чернышев, В. В. Арыканцев // Теория механизмов и машин. – 2017. – т. 15, № 2 (34). – C. 71-79. – Текст: непосредственный.

  13. Патент 2156711 Российская Федерация, МПК B62D 57/032 (2000.01). Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости: № 99112582/28: заявл. 09.06.1999: опубл. 27.09.2000 / Д. Е. Охоцимский, Е. С. Брискин, В. В. Чернышев, С. В. Шерстобитов; заявитель и правообладатель Волгоградский государственный технический университет (ВолГТУ). – Текст: непосредственный.

  14. Chernyshev V. V. Passive foot control in cyclic walking mechanism / V. V. Chernyshev, V. V. Arykantsev,
    Ya. V. Kalinin // Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM 2017). – 2017. – p. 5 – DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076189 (accessed: 11.08.2021). – Text: electronic.

  15. Chernyshev V. V. Modeling of vibroimpact processes which occurs in feet changing of the walking units at viscoelastic grounds / V. V. Chernyshev, A. A. Goncharov, V. V. Arykantsev // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 176. – Pp. 387-393. – DOI: 0.1016/j.proeng.2017.02.336 (accessed: 11.08.2021). – Text: electronic.

  16. Лапшин В. В. Механика и управление движением шагающих машин / В. В. Лапшин. – М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. – 199 с. – Текст: непосредственный.

  17. Отработка методов нечёткого управления шагающим роботом «Ортоног» в полевых условиях / Е. С. Брискин, В. В. Чернышев, Н. Г. Шаронов [и др.] // Исследования наукограда. – 2013. – № 2. – С. 43-48. – Текст: непосредственный.

Адрес редакции:  Россия, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., 21   Тел.: +7(812) 552-13-25 e-mail: zheleznyakov@rtc.ru 
fb1    vk1