Алгоритм управления шагающего робота при диагностике и ремонте труднодоступных участков жилых и производственных помещений | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Поезжаева Е. В., Поликарпова К. Н., Новикова А. А., Сайкинова В. А. Алгоритм управления шагающего робота при диагностике и ремонте труднодоступных участков жилых и производственных помещений // Молодой ученый. — 2016. — №1. — С. 203-205. — URL https://moluch.ru/archive/105/24822/ (дата обращения: 16.12.2018).

 

В статье показаны способы проведения диагностики и ремонта труднодоступных мест производственных помещений, используя математическую модель.

Ключевые слова: робот, управление, ориентация.

 

Многие роботы, созданные для оказания помощи человеку при наведении порядка в «Умных» домах, скрывают в себе огромный потенциал, позволяющий использовать их для наведения порядка и чистоты в жилых и производственных помещениях. Автоматическим устройством, обеспечивающим передвижение, является шагающий робот. Большинство из них имеет адаптивное программное управление, в котором программа задается либо в форме готовых приводов для траектории каждой из координат манипуляционной системы, либо в виде траекторий в координатах рабочей зоны, которые затем преобразуются в реальном режиме времени в координаты степеней подвижности манипуляционной системы робота (Рис.1). Большинство исследований, связанных с управлением движением шагающих аппаратов, основано на предположении об абсолютной недеформируемости опорной поверхности.

C:\Users\1\Desktop\dUevwYp9hY8.jpg

Рис. 1. Шагающий робот

 

Однако в реальных условиях при перемещении аппарата по поверхности в результате её уплотнения под действием веса аппарата происходит изменение положения центра тяжести и пространственной ориентации корпуса шагающего аппарата [1]. При управлении аппаратом эти погрешности должны быть скорректированы. Рассматривается алгоритм управления движением шагающего аппарата по поверхности, использующий информацию от силовых сенсоров, установленных в каждой ступне аппарата. Свойства опорной поверхности достаточно хорошо описываются моделью (1), где δ — коэффициент деформации; F — сила, действующая на поверхность со стороны ступни; k и n — константы, определяемые экспериментально. Если сила возрастает от 0 до F0, то δ подчиняется уравнению (1) (см. рис. 2а). Поскольку упругость реальных поверхностей обычно весьма мала, в дальнейшем рассматривается пластическая модель (в этом случае взаимосвязь силы F и коэффициента деформации δ при разгрузке ступни представляется на рис.1б штрихпунктирной линией). Таким образом, приняты следующие допущения об окружающей среде и собственно шагающем аппарате. 1. Проседание δ не превышает длины ноги (δ < l). 2. Сила давления ступни F и коэффициент деформации δ связаны соотношением (1). 3. Упругие деформации элементов конструкции полагаются пренебрежимо малыми.

Упрощенное изображение шагающего аппарата и связанной с ним координатной системы показано (рис. 3) штриховой линией показано малое смещение корпуса в направлении оси y. Начало системы координат совпадает с центром тяжести корпуса аппарата [2].

G:\111.bmp

Рис. 2.Зависимость силы от деформации

 

G:\2222.bmp

Рис. 3. Координаты шагающего робота

 

Ниже рассматривается изменение опорных сил в двух фазах движения аппарата: в фазе смены опорных конечностей и в фазе перемещения корпуса. Используется предположение, что масса конечности значительно меньше массы корпуса аппарата. Алгоритм управления включает в себя две части: 1) формирует движение ступни; 2) осуществляет компенсацию в фазе перемещения корпуса аппарата. Блок-схема алгоритма управления включает: 1 — переносимая нога опускается; 2 — формирование модели опорной поверхности; 3 — движение переноса корпуса; 4, 5 — дополнительное условие (да, нет); 6 — следующий алгоритм. В фазе смены опорных конечностей управление силой осуществляется её регистрированием на ступне. В фазе перемещения корпуса аппарата опорная сила конечности изменяется. Для осуществления такой компенсации дополнительного проседания необходимо располагать моделью поверхности (1) с достаточно точным знанием её параметров использования.Предложенный алгоритм управления является разомкнутым по перемещению и ориентации и в связи с этим, как бы ни была мала погрешность на шаге, происходит накопление ошибки, для устранения которой требуется выполнение корректирующих движений с использованием сенсоров, регистрирующих высоту и пространственное положение аппарата. Коррекция высоты аппарата производится только в следующих случаях: когда расстояние между корпусом аппарата и опорной поверхностью становится меньше заданной величины (корпус поднимается на высоту ∆z); когда ступни конечностей не входят в контакт с опорной поверхностью в вытянутом состоянии (корпус опускается на высоту ∆z); при угрозе столкновения с препятствием корпус поднимается на высоту ∆z. Наклон корпуса аппарата уменьшает область статической устойчивости аппарата и приводит к нежелательному перераспределению опорных сил. Коррекция пространственной ориентации может производиться по сигналам специальных сенсоров, регистрирующих углы наклонов аппарата в разных направлениях, с использованием алгоритма управления (1). Накапливаемую ошибку пространственной ориентации аппарата можно корректировать без использования специальных сенсоров только на основании силовой обратной связи с восстановлением угла наклона [3].

Робот с дистанционным управлением предназначен для изучения обстановки, диагностики и ремонта труднодоступных участков жилых и производственных помещений. Он может быть использован для проведения работ в подвальном помещении. Робот управляется двумя операторами, один следит за передвижением, другой — за электрическими проводами. Он преодолевает любые препятствия и выполняет различную физическую работу [4].

 

Литература:

 

  1.                Поезжаева Е. В. Промышленные роботы: учеб. пособие. в 3 ч. — М.: Изд-во УМО АМ МВТУ им. Баумана; изд-во ПГТУ, 2009
  2.                Зенкевич С. Л. Управление роботами — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000
  3.                Поезжаева Е. В. Теория механизмов и механика систем машин: учебное пособие М.: изд-во ПГТУ, 2015
  4.                Поезжаева Е. В., Поликарпова К. Н., Роботизация для обеспечения комфорта в промышленныхи бытовых помещениях // Молодой ученый. — 2015. — № 14 (94). — С. 179–181.
Основные термины (генерируются автоматически): опорная поверхность, шагающий аппарат, коэффициент деформации, шагающий робот, алгоритм управления, наведение порядка, фаза перемещения корпуса аппарата, фаза смены, сила.


Ключевые слова

управление, робот, ориентация

Похожие статьи

Система управления движения ступни робота, участвующего при...

шагающий аппарат, шагающий робот, коэффициент деформации, пространственная ориентация, система управления, фаза перемещения корпуса аппарата, фаза смены.

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

робот, опорная поверхность, машина, конечность, система управления, EMICAB, сложный рельеф, обеспечение движения, шагающая машина, движение.

Математическое моделирование движения плоского...

Выделим 4 отдельные фазы движения робота: I фаза: режим

Согласно принятому алгоритму перемещения робота, существуют два этапа движения: удлинение корпуса робота (при

3. Болотник Н. Н., Костин Г. В., Черноусько Ф. Л. Движение шагающего аппарата в тороидальной...

Классификация роботов по использованию, передвижению...

Медицинский роботробот, созданный для выполнения медицинских манипуляций под управлением человека.

Воздушные БПЛА (Беспилотный летательный аппарат) — предназначены для выполнения

3. Шагающий способ — использование для передвижения...

Калибровка роботов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Поезжаева Е.В., «Шагающий робот с контурной системой управления», [с.227].

Обзор современного состояния вопроса проектирования роботов для перемещения внутри трубопроводов. Новые алгоритмы для многозвенных рук роботов.

Обучающаяся система управления движением для 3D модели...

Действительно, подобные роботы способны передвигаться по неровным поверхностям, перешагивать препятствия, пересекать овраги, шагать по лестницам и даже, при

В настоящее время системы управления шагающими роботами в основном конструируются вручную.

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

При изменении направления взгляда в приёмной катушке наводится электродвижущая сила, фаза которой связана с углом поворота глаза.

Резиновым баллончиком создаётся пониженное давление в камере, образованной поверхностью глаза и корпусом присоски, обеспечивая её...

Моделирование движения инерционного транспортного робота...

- Робот движется в плоскости. - На этой плоскости задаются координаты опорных точек.

Т. е. требуется разработать адаптивные алгоритмы управления, минимизирующие влияние внешних воздействий на качество управления.

Система управления движения ступни робота, участвующего при...

шагающий аппарат, шагающий робот, коэффициент деформации, пространственная ориентация, система управления, фаза перемещения корпуса аппарата, фаза смены.

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

робот, опорная поверхность, машина, конечность, система управления, EMICAB, сложный рельеф, обеспечение движения, шагающая машина, движение.

Математическое моделирование движения плоского...

Выделим 4 отдельные фазы движения робота: I фаза: режим

Согласно принятому алгоритму перемещения робота, существуют два этапа движения: удлинение корпуса робота (при

3. Болотник Н. Н., Костин Г. В., Черноусько Ф. Л. Движение шагающего аппарата в тороидальной...

Классификация роботов по использованию, передвижению...

Медицинский роботробот, созданный для выполнения медицинских манипуляций под управлением человека.

Воздушные БПЛА (Беспилотный летательный аппарат) — предназначены для выполнения

3. Шагающий способ — использование для передвижения...

Калибровка роботов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Поезжаева Е.В., «Шагающий робот с контурной системой управления», [с.227].

Обзор современного состояния вопроса проектирования роботов для перемещения внутри трубопроводов. Новые алгоритмы для многозвенных рук роботов.

Обучающаяся система управления движением для 3D модели...

Действительно, подобные роботы способны передвигаться по неровным поверхностям, перешагивать препятствия, пересекать овраги, шагать по лестницам и даже, при

В настоящее время системы управления шагающими роботами в основном конструируются вручную.

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

При изменении направления взгляда в приёмной катушке наводится электродвижущая сила, фаза которой связана с углом поворота глаза.

Резиновым баллончиком создаётся пониженное давление в камере, образованной поверхностью глаза и корпусом присоски, обеспечивая её...

Моделирование движения инерционного транспортного робота...

- Робот движется в плоскости. - На этой плоскости задаются координаты опорных точек.

Т. е. требуется разработать адаптивные алгоритмы управления, минимизирующие влияние внешних воздействий на качество управления.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Система управления движения ступни робота, участвующего при...

шагающий аппарат, шагающий робот, коэффициент деформации, пространственная ориентация, система управления, фаза перемещения корпуса аппарата, фаза смены.

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

робот, опорная поверхность, машина, конечность, система управления, EMICAB, сложный рельеф, обеспечение движения, шагающая машина, движение.

Математическое моделирование движения плоского...

Выделим 4 отдельные фазы движения робота: I фаза: режим

Согласно принятому алгоритму перемещения робота, существуют два этапа движения: удлинение корпуса робота (при

3. Болотник Н. Н., Костин Г. В., Черноусько Ф. Л. Движение шагающего аппарата в тороидальной...

Классификация роботов по использованию, передвижению...

Медицинский роботробот, созданный для выполнения медицинских манипуляций под управлением человека.

Воздушные БПЛА (Беспилотный летательный аппарат) — предназначены для выполнения

3. Шагающий способ — использование для передвижения...

Калибровка роботов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Поезжаева Е.В., «Шагающий робот с контурной системой управления», [с.227].

Обзор современного состояния вопроса проектирования роботов для перемещения внутри трубопроводов. Новые алгоритмы для многозвенных рук роботов.

Обучающаяся система управления движением для 3D модели...

Действительно, подобные роботы способны передвигаться по неровным поверхностям, перешагивать препятствия, пересекать овраги, шагать по лестницам и даже, при

В настоящее время системы управления шагающими роботами в основном конструируются вручную.

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

При изменении направления взгляда в приёмной катушке наводится электродвижущая сила, фаза которой связана с углом поворота глаза.

Резиновым баллончиком создаётся пониженное давление в камере, образованной поверхностью глаза и корпусом присоски, обеспечивая её...

Моделирование движения инерционного транспортного робота...

- Робот движется в плоскости. - На этой плоскости задаются координаты опорных точек.

Т. е. требуется разработать адаптивные алгоритмы управления, минимизирующие влияние внешних воздействий на качество управления.

Система управления движения ступни робота, участвующего при...

шагающий аппарат, шагающий робот, коэффициент деформации, пространственная ориентация, система управления, фаза перемещения корпуса аппарата, фаза смены.

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

робот, опорная поверхность, машина, конечность, система управления, EMICAB, сложный рельеф, обеспечение движения, шагающая машина, движение.

Математическое моделирование движения плоского...

Выделим 4 отдельные фазы движения робота: I фаза: режим

Согласно принятому алгоритму перемещения робота, существуют два этапа движения: удлинение корпуса робота (при

3. Болотник Н. Н., Костин Г. В., Черноусько Ф. Л. Движение шагающего аппарата в тороидальной...

Классификация роботов по использованию, передвижению...

Медицинский роботробот, созданный для выполнения медицинских манипуляций под управлением человека.

Воздушные БПЛА (Беспилотный летательный аппарат) — предназначены для выполнения

3. Шагающий способ — использование для передвижения...

Калибровка роботов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Поезжаева Е.В., «Шагающий робот с контурной системой управления», [с.227].

Обзор современного состояния вопроса проектирования роботов для перемещения внутри трубопроводов. Новые алгоритмы для многозвенных рук роботов.

Обучающаяся система управления движением для 3D модели...

Действительно, подобные роботы способны передвигаться по неровным поверхностям, перешагивать препятствия, пересекать овраги, шагать по лестницам и даже, при

В настоящее время системы управления шагающими роботами в основном конструируются вручную.

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

При изменении направления взгляда в приёмной катушке наводится электродвижущая сила, фаза которой связана с углом поворота глаза.

Резиновым баллончиком создаётся пониженное давление в камере, образованной поверхностью глаза и корпусом присоски, обеспечивая её...

Моделирование движения инерционного транспортного робота...

- Робот движется в плоскости. - На этой плоскости задаются координаты опорных точек.

Т. е. требуется разработать адаптивные алгоритмы управления, минимизирующие влияние внешних воздействий на качество управления.

Задать вопрос