Кафедра 'Теоретическая механика'

Русская версия О кафедре Наука Содержание
English version Студентам Сотрудники

11-08-00955-а

Развитие теории и методов расчёта периодических режимов движения энергоэффективных робототехнических систем

(проект РФФИ 11-08-00955-а, руководитель Е.С. Брискин)

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы механики, связанной с разработкой теории управляемого движения мобильных робототехнических систем. Задача проекта — разработка мехатронных методов повышения энергетической эффективности периодических режимов движения робототехнических систем.

В ходе выполнения проекта получены условия, определяющие наибольшую энергоэффективность периодических режимов движения системы «приводной двигатель (электродвигатель или ДВС) — исполнительный механизм». Предложены новые мехатронные методы параметрической оптимизации механизмов машин периодического действия позволяющие, за счет соответствующего управления и синтеза энергоэффективных механизмов, сводить к минимуму потери энергии в их приводах. Полученные результаты, как дополнение к известным методам, могут быть востребованы как при оптимизации простейших цикловых механизмов, например, скважинного штангового насоса (рис. 1, 2), так и при разработке энергоэффективных методов согласованного управления приводами сложных робототехнических систем, например, многоногих шагающих роботов предназначенных для работы в экстремальных условиях (таблица 1).

Общий вид и кинематическая схема скважинного штангового насоса

Рис. 1. Общий вид и кинематическая схема скважинного штангового насоса

График изменения момента (в Нм) на ведущем кривошипе в зависимости от угла поворота ведущего кривошипа (рад)

Рис. 2. График изменения момента (в Нм) на ведущем кривошипе в зависимости от угла поворота ведущего кривошипа (рад)

График изменения момента ведущего кривошипа за цикл на рис. 2 показан кривой 1. При использовании противовесов зависимость момента принимает вид 2. Оптимальному с точки зрения минимума потерь в двигателе соответствует режим 3. Оценка потерь показывает, что оптимальный режим обеспечивает их уменьшение до 32%.

Результаты проекта были использованы при разработке системы согласованного управления ногами 8-ногого шагающего робота «Ортоног» с 20-ю управляемыми приводами. Проведен сравнительный анализ разработанного робота и марсохода «Curiosity». Машины имеют схожие массогабаритные характеристики (таблица 1). Анализ показал, что шагающего робот «Ортоног» по проходимости и маневренности превосходит робот «Curiosity» с колесным движителем.

Марсоход «Curiosity» и шагающий робот «Ортоног»
Рис. 3. а) Марсоход «Curiosity»; б) Шагающий робот «Ортоног»

Таблица 1. Сравнительная характеристика марсохода «Curiosity» и шагающего робота «Ортоног»


«Curiosity»«Ортоног»
Общетехнические характеристики

Габариты (ДxШxВ), м3,1?2,7?2,13,28?2,17?2,75
Масса, кг9001200
Грузоподъемность, кг80300
Максимальная скорость, км/ч0,1441,656
Профильная проходимость

Размеры движителя, определяющие профильную проходимость, м:

диаметр колеса

максимальная длина шага

максимальная длина шага

0,5

0,45

0,45

Условный клиренс, м0,71,5
Максимальная высота преодолеваемых препятствий, м0,751

Только при движении вперед

0,82

При движении с сохранением горизонтальности платформы — 0,45 м, при наклоне платформы — 0,8 м

Максимальный угол преодолеваемого уклона, град3242
Максимальная ширина преодолеваемого рва, мменее 0,50,9
Маневренность

Угол поворота движителя, град45180
Движение боком («крабом»)не предусмотреновозможно
Минимальный радиус поворота, м1,31,1
Колея (следовая дорожка)сплошнаядискретная
Адаптация к опорной поверхностичастичная, за счет подвескиполная

[ВолгГТУ] [О кафедре] [Home]

Разработчик сайта Александр Малолетов
Контактный телефон/факс (8442) 24-81-13
Дата последнего обновления 12 декабря 2013 г.