Исследование работы системы управления длинами звеньев ползающего робота

Автор(ы): Ворочаева Л.Ю., Савин С.И.

Выпуск: 85

Рубрика: Управление подвижными объектами и навигация

Год: 2020

Библиография: Ворочаева Л.Ю., Савин С.И. Исследование работы системы управления длинами звеньев ползающего робота // Управление большими системами. Выпуск 85. М.: ИПУ РАН, 2020. С.258-287.DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2020.85.11

Дата опубликования: 31.05.2020

Ключевые слова: ползающий робот, система управления, блок управления походкой, блок формирования задающих воздействий, блок управления звеньями, система корректировки

Аннотация: Работа посвящена разработке системы управления движением ползающего робота при его перемещении по горизонтальной шероховатой поверхности. Данная система является трехуровневой и состоит из следующих блоков: управления походкой, формирования задающих воздействий и управления звеньями. Наибольшее внимание уделено системе формирования задающих воздействий, а именно входящей в нее системе корректировки длин звеньев робота и формирования законов изменения углов их поворота. Корректировка длин звеньев может быть необходима, например, для изменения конфигурации устройства при фиксации на поверхности двух крайних опор, что и рассматривается в данной работе. Предложен последовательный трехэтапный алгоритм корректировки, при котором вначале варьируется длина центрального звена, затем одного из боковых и затем второго бокового звена. Каждый последующий этап осуществляется только при недостаточности предыдущего для исключения попадания робота в особые положения, при которых происходит потеря всех степеней подвижности. Предложенная структура системы управления выстроена таким образом, чтобы, с одной стороны, непосредственно определить влияние геометрических параметров робота на характер получаемого движения, а с другой – получить простоту в алгоритмической и программной реализации предложенного закона управления, позволяя реализовать систему управления на крайне простых вычислителях. Адекватность работы разработанной системы управления проверена путем численного моделирования движения робота и построения диаграмм вариантов корректировки в зависимости от допустимых значений удлинения/укорочения звеньев и начальной и конечной конфигураций объекта.

Author(s): Vorochaeva L., Savin S.

Article title: Investigation of operation of links length control system of the crawling robot

Issue: 85

Year: 2020

Keywords: crawling robot, control system, gait control unit, block formation of setting influences, control unit links, correction system

Abstract: The work is devoted to the development of a control system for the movement of a crawling robot when it moves on a horizontal rough surface. This system is a three-level and consists of the following units: gait control, formation of setting influences and control links. The greatest attention is paid to the system of formation of the setting influences, namely the system of correction of lengths of links of the robot entering into it and formation of laws of change of angles of their rotation. Correction of the length of the links may be necessary for the implementation of certain movements, for example, changing the configuration of the device when fixing on the surface of the two extreme supports, which is considered in this work. A sequential three-stage correction algorithm is proposed, in which the length of the central link first varies, then one of the side links and only then the second side link. Each subsequent stage is carried out only if the previous one is insufficient to prevent the robot from falling into special positions, in which there is a loss of all degrees of mobility. The proposed control system structure is built in such a way that, on the one hand, to determine directly the influence of the geometric parameters of the robot to the nature of the resulting motion, and to ease the algorithmic and software implementation of the proposed control law, allowing to implement a control system for extremely simple calculators. The adequacy of the developed control system has been verified by numerical simulation of the robot's motion and charting the correction options depending on the permissible values of elongation / shortening of the links and the initial and final configurations of the object.