Анализ алгоритмов движения роботов-пауков, и выявление главных факторов, которые их определяют
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Робототехника в настоящее время развивается значительными темпами. Множество производственных задач уже решается с помощью роботизированных систем, заменяя малопроизводительные и дорогостоящие механизированные (или полностью ручные) операции. Особенно актуальны роботы в технологических процессах, опасных или вредных для человека. Наделение роботов элементами искусственного интеллекта позволяет создавать робототехнические системы, которые выполняют большие по масштабу задачи, примером этого являются полностью роботизированные производственные цеха. Такая популярность также обусловлена следующими причинами: скачкообразное увеличение вычислительных мощностей портативных компьютеров и снижение их стоимости; появление и распространение технологий быстрого и дешёвого изготовления простых деталей любой формы для каркаса аппаратов (трёхмерная печать, лазерная резка); развитие технологий передачи «по воздуху» и хранения в габаритно маленьких накопителях больших объёмов данных; рост числа исследований области искусственного интеллекта. Некоторые виды роботов значительно зависят от составляющих компонентов. Например, для автономных перемещаемых роботов важным является наличие энергоёмких аккумуляторов. Тем не менее, благодаря несравненной проходимости среди наземных аппаратов, как только проблема с питанием будет решена, исследования в этой области станут активнее. Существуют множество задач, которые могут выполнять роботы-пауки: роботы присутствия: использование двусторонней видео/аудио связи; транспортные системы: транспортировка тяжёлых малогабаритных грузов небольшим роботом; строительные и производственные работы: укладочные, сварочные и др.; спасательные работы: исследование труднодоступных зон при стихийных бедствиях, терактах, поиск находящихся под завалами людей; космические исследования: применение многоногих платформ для работы на планетах и астероидах; обслуживание жизни человека; проведения работ в вредной или опасной среде: глубоко под водой или землёй, возле сильного источника тепла или радиации и др.; военные роботы: разведка, подрывные и сапёрные работы и др. При движении шагающего робота должен осуществляться контроль высоты положения стоп над опорной поверхностью. Если в процессе движения высота подъёма какой-либо конечности недостаточна, то производится подъем ноги до достижения нужного уровня, а затем осуществляется вынос конечности вперед. Окончание движения определяется одним из следующих условий: – робот восстановил горизонтальное равновесие основной платформы и находится на заданной высоте. При этом центр тяжести находится в зоне равновесия; – определить устойчивость платформы можно по разности усилий в самой нагруженной и самой ненагруженной конечностях. Блок поддержания равновесия должен управлять разностью этих усилий. Однако, данный метод применим лишь при движении по горизонтальной поверхности, так как при движении по наклонной плоскости, разность усилий присутствует даже при стабильном положении робота. Главной целью является анализ алгоритмов движения роботов-пауков, и выявление главных факторов, которые их определяют. Сразу можно сказать, что разработать универсальный алгоритм движения, оптимизированный для любых движений, не представляется возможным, так как, используя в качестве целевой функции какой-либо параметр, другой непременно будет не оптимальным. Таким образом, главными целями работы являются: Характеристика математической модели робота; Описание управляющих воздействий необходимых для движения робота по заданным алгоритмам. Для достижения данных целей необходимо решить следующие задачи: выбрать вид математической модели; выбрать способы её формирования; проанализировать существующие алгоритмы перемещения робота; описать возможные варианты движения конечностей робота-паука; решить аналитически обратную и прямую задачу кинематики;
Принцип действия и показатели эффективности роботов-пауков
Животные в природе для передвижения используют конечности (например, четыре пары), и имеют при этом сложное строение. Копируя такое строение для механических систем необходимо учитывать задачи, для которых проектируется робот. В самом простом случае,...
Открыть главуСуществующие алгоритмы планирования движения
Для движения робота-паука особенно важны две формы траектории: прямолинейная и дуговая. Для обеспечения плавного движения платформы должны удовлетворяться условия: Траектории должны быть плавными, чтобы контроллеры привода работали по плавным кривым ...
Открыть главуРешение обратной задачи
При решении данной задачи нам известно: Точка p0, в которой тело гексапода соединяется с каждой ногой гексапода; Точка p3, где нога гексапода должна соединяться с землей (рис. 18). а) б) Рисунок 18 – Обозначения расчётных точек а) Вид сверху, б) вид...
Открыть главуВыбор алгоритма движения робота
На настоящий день существуют несколько алгоритмов движения паукообразных роботов [10]. Как и форма робота, алгоритмы движения изначально также копируются с природных существ. Первый вариант передвижения взят по образцу передвижения муравья, которые ...
Открыть главуПеремещение одной конечности робота
Траектория перемещения конечности робота связана с силами и ускорениями звеньев, и может быть представлена различными способами. Один из самых простых способов представления траектории является полиномиальную функцию [10]. Фаза подъёма конечности роб...
Открыть главуСписок литературы
Тертычный В.Ю. Синтез управляемых механических систем / В.Ю. Тертычный. – СПб: Политехника, 1993. – 336. Тертычный-Даури В.Ю. Динамика робототехнических систем. Учебное пособие / В.Ю. Тертычный-Даури – СПб: НИУ ИТМО, 2012. – 128 с. Охоцимский Д.Е. Механика и управление движением автоматического шагающего аппарата / Д.Е. Охоцимский, Ю.Ф. Голубев. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. – 312 с. Черных, И.В. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. Юдинцев Б.С., Даринцев О.В. Интеллектуальная система планирования траекторий мобильных роботов, построенная на сети Хопфилда // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 4.; URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=14131 (дата обращения: 03.06.2021). Hugo Elias. Инверсная кинематика: // 2002. URL: http://www.gamedev.ru/code/articles/?id=4182 (Дата обращения: 10.08.2021). Фролов К.В. Механика промышленных роботов. Кинематика и динамика. – Москва: «Высшая школа», 1988. Ермолин В. С., Королев В. С., Потоцкая И. Ю. Теоретическая механика. Кинематика. СПб: ВВМ СПбГУ, 2012. Брискин Е.С., Жога В.В., Чернышев В.В., Малолетов А.В. Динамика и управление движением шагающих машин с цикловыми движителями. Bruno Siciliano and Oussama Khatib (Eds.). Springer. Handbook of Robotics. Springer, 2008. Comparative Study Between Quintic and Cubic Polynomial Equations Based Walking Trajectory of Exoskeleton System. https:// https://www.semanticscholar.org/paper/Trajectory-Planning-For Exoskeleton-Robot-By-Using-Ali Annuar/52c036ba3ba46eadc146ad8e326eeb0c8acd1550 J. J. Craig, Introduction to robotics: mechanics and control. Pearson/Prentice Hall Upper Saddle River, NJ, USA:, 2005. Haibo Gao, Ma Jin, Yiqun Liu. Turning Gait Planning and Simulation Validation of a Hydraulic Hexapod Robot. Harbin, China. 2015 Tedeschi, F.; Carbone, G. Hexapod Walking Robot Locomotion. In Motion and Operation Planning of Robotic Systems; Springer International Publishing: New York, NY, USA, 2015; pp. 439–468. Tedeschi F., Carbone G., Design Issues for Hexapod Walking Robots, Robotics, 3(2), 2014, 181–206 Chàvez-Clemente, D. Gait Optimization for Multi-legged Walking Robots, with Application to a Lunar Hexapod. Ph.D. Thesis, Stanford University, California, CA, USA, 2011. Short, Andrew and Bandyopadhyay, Tirthankar, "Legged Motion Planning in Complex Three-Dimensional Environments" (2018). Faculty of Engineering and Information Sciences - Papers: Part B. 825. Robots. https://robots.ieee.org/robots//. Дата обращения 01.05.2021 Franco Tedeschi and Giuseppe Carbone . Design Issues for Hexapod Walking Robots. 2014 The ARL Monopod II Running Robot: Control and Energetics
