Актуальными являются исследования альтернативных принципов движения мобильных роботов, в том числе способов используемых различными животными, например змееподобные и червеподобные походки. В настоящей работе рассматривается способ передвижения трехзвенного робота, имитирующего движение змеи. Изменяемая геометрия корпуса, а также управляемые эффекты взаимодействия робота с поверхностью дают неоспоримые преимущества при движении по неровной и вязкой поверхности. Данные свойства позволяют роботу перемещаться в замкнутых пространствах завалов, трубопроводов, технологических полостях, что открывает большие возможности использования подобного рода аппаратов для поисковых и диагностических задач. В работе приводится описание конструкции трехзвенного робота. Представлено описание математической модели робота, позволяющее исследовать динамические эффекты, возникающие в процессе движения устройства при различных режимах и внешних условиях функционирования. В статье раскрыт принцип движения робототехнических устройств, в основе которого лежит создание управляемых сил трения в точках контакта устройства с поверхностью. Приведены результаты численного моделирования системы, а также анализ полученных результатов, устанавливающих зависимость средней скорости движения устройства от различных параметров системы.
Study of alternative principles of mobile robots movement, including methods used by various animals such as snake-like and worm-like gaits, is very important. In the paper, the movement method of three-link snake-like robot was presented. Variable geometry of the robot body provide many advantages moving over uneven and viscous surfaces. These properties allow the robot to move in confined spaces of pipes and technological cavities, that provide great possibilities to use this kind of devices for search and diagnostic tasks. In paper the robot design was described. The authors describe a mathematical model of the robot that allows to investigate the dynamic effects occurring during the robot movement in different modes of operation and environmental conditions. The principle of robot motion based on the creation of controlled frictional forces at the points of robot contact with the surface, was present. The article contains the results of numerical modeling of the system, as well as analysis of the results which establish the dependence of the robot average velocity on various parameters of the system.
1. Черноусько Ф.JI. Движение многозвенника по горизонтальной плоскости // Прикладная математика и механика. – 2000. – Вып. 1. – С. 8–18.
2. Черноусько Ф.Л. О движении трехзвенника по плоскости // Прикладная математика и механика. – 2001. – Т. 65. – Вып. 1. – С. 15–20.
3. Мальчиков А.В. Исследование движения плоского шестизвенного внутритрубного мобильного робота / А.В. Мальчиков, С.Ф. Яцун, С.Б. Рублев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – Самара, 2012. – № 4 (5). – С. 1263–1265.
4. Сорокин К.С. Управление перемещением трехзвенника на плоскости с трением // Известия РАН. Теория и системы управления. – 2009. – № 3. – С. 165–176.
5. Фигурина Т.Ю. Управляемые квазистатические движения двузвенника по горизонтальной плоскости // Изв. РАН. ТисУ. – 2004. – № 3. – С. 160–176.
6. Локтионова О.Г. Моделирование движения трехзвенного робота с управляемыми силами трения по абсолютно гладкой горизонтальной поверхности / Яцун С.Ф. Рублев С.Б. Волкова Л.Ю., Наумов Г.С. // КубГАУ. – № 91(07). – С. 1–11.
7. Яцун С.Ф. Трехзвенный ползающий робот как средство передвижения / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, С.Б. Рублёв, Г.С. Наумов // Межд. конф. прогресс транспортных средств и систем. – 2013. – С. 293–294.
8. Яцун С.Ф. Автоматизированный мобильный комплекс для диагностики трубопроводов переменного диаметра / С.Ф. Яцун, А.В. Мальчиков // Автоматизация и современные технологии. – М., 2012. – № 12. – С. 3–8.