Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Малолетов Александр Васильевич

Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов
<
Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Малолетов Александр Васильевич. Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов : диссертация ... кандидата технических наук : 01.02.06.- Волгоград, 2003.- 187 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3309-6

Содержание к диссертации

Введение

1. Обзор и анализ современного состояния исследований шагающих машин 8

І.І.Актуальность создания, классификация, проблемы разработки и использования шагающих машин 8

1.2. Анализ экспериментальных образцов 16

1.3. Математические модели, применяемые для исследования шагающих машин 33

1.4. Обоснование выбранной схемы шагающей машины и шагающего движителя.

2. Кинематика и динамика шагающих движителей 50

2.1. Методика 50

2.2. Кинематический анализ четырёхзвенного механизма шагания 53

2.3. Кинематический анализ шестизвенного механизма шагания 57

2.4. Кинематический анализ редуктора-корректора на основе универсального шарнира Гука 65

2.5. Кинематический анализ редуктора-корректора в виде четырёхзвенного механизма 69

2.6. Динамический анализ четырёхзвенного механизма шагания74

3. Математическая модель динамики движения шагающей машины по плоской деформируемой поверхности 83

3.1. Расчётные схемы 83

3.2. Определение нормальных составляющих реакций 87

3.3. Определение тангенциальных составляющих реакций 89

3.4. Дифференциальные уравнения плоскопараллельного движения 94

4. Полевые экспериментальные исследования 99

4.1. Цели исследований 99

4.2. Исследование динамики движения 99

4.3. Математическая обработка экспериментальных данных 104

4.4. Исследование тягово-сцепных свойств, проходимости и маневренности шагающих машин 109

4.3. Результаты полевых исследований 111

5. Численные экспериментальные исследования 113

5.1. Методика численных экспериментов 113

5.2.Прямолинейное движение шагающей машины 116

5.3.Поворот шагающей машины одним бортом 125

5.4.Поворот шагающей машины двумя бортами 128

Заключение 132

Список использованной литературы 135

Приложение

Введение к работе

Одной из характерных тенденций современного транспортного машиностроения является повышение требований по проходимости машин с целью освоения труднодоступных территорий. Наземные транспортные средства с традиционными колёсными и гусеничными движителями не могут обеспечить возможность движения по значительной части земной поверхности. В то же время, животные и человек могут передвигаться по земной поверхности почти без ограничений. Поэтому является актуальным создание наземных транспортных средств высокой проходимости на основе нетрадиционных движителей, в том числе шагающих.

Использование механизмов шагания в качестве движителей машины в совокупности с системой управления позволяет повысить профильную проходимость и перемещаться по сильнопересеченной местности. Такие шагающие машины условно называются машинами профильной проходимости. В то же время, для движения по относительно ровному грунту может быть эффективным использование шагающих машин, с движителями на основе простейших цикловых механизмов шагания, обеспечивающих фиксированное движение опорной точки (стопы) относительно корпуса. Такие машины условно называются машинами грунтовой проходимости. Отличаясь простотой конструкции и, следовательно, большей надёжностью, цикловые механизмы шагания могут обеспечить движение машины по слабонесущему грунту (болоту, песку) и по экологически ранимому почвенному покрову (пахота, тундра). Концепция машин грунтовой проходимости позволяет сохранить общие принципы управления традиционными транспортными средствами, что упрощает систему управления по сравнению с шагающими машинами профильной проходимости.

В связи с тем, что известные методики расчёта шагающих машин достаточно сложны, а необходимость разработки транспортных средств требует более простых инженерных методов расчёта, целью работы является разработка математической модели динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с цикловыми механизмами шагания и на её основе оценка конструктивных и эксплуатационных факторов влияющих на показатели движения реальной шагающей машины. В результате проведённых исследований:

Разработана и обоснована математическая модель плоского движения шагающей машины с цикловыми механизмами шагания.

Предложена инженерная методика учёта сил взаимодействия шагающих движителей с грунтом, сохраняющая преемственность с методами разработанными для традиционных движителей и с достаточной степенью точности подтверждающаяся экспериментальными исследованиями.

На основе анализа кинематики и динамики движения А,-образного движителя предложена его модификация, позволяющая улучшить динамические и энергетические характеристики движения машины.

Для рассматриваемого класса шагающих машин разработана методика оценки энергозатрат при поступательном движении и повороте.

Подтверждён и объяснён эффект курсовой неустойчивости движения, зависящий от походки машины, её скорости и свойств грунта.

Разработана и реализована методика экспериментальных исследований кинематики, динамики и энергетики движения шагающих машин.

Практическая ценность результатов исследования состоит в том, что разработанные математические модели, методики расчёта и созданный на их основе пакет прикладных программ позволяют на стадии проектирования статически устойчивых многоногих шагающих машин с движителями на основе цикловых механизмов шагания осуществлять целенаправленный и рациональный выбор как параметров механизмов шагания, так и всей машины; осуществлять подбор режимов движения; прогнозировать траекторию и закон движения машины на различных грунтах. Полученные результаты наряду с другими исследованиями положены в основу усовершенствования существующей шагающей машины.

Основные положения и результаты работы докладывались на следующих конференциях:

Научная школа-конференция (с международным участием) «Мобильные роботы и мехатронные системы», декабрь 1999 г., Москва, МГУ.

Прогресс транспортных средств и систем. Международная научно-практическая конференция, 1999, 2002 гг. Волгоград, ВолгГТУ.

IV Межвузовская конференция студентов и молодых учёных Волгограда и Волгоградской области, 1999 г., Волгоград

Ежегодные внутривузовские научные конференции, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003 гг., ВолгГТУ, Волгоград. Thirteenth CISM - IFToMM Symposium on the Theory and Practice of Robots and Manipulators - Ro.Man.Sy. 2000, июль 2000 г., Закопане, Польша.

Всероссийская научная школа — конференция «Мобильные роботы и мехатронные системы», декабрь 2000 г., Москва, МГУ.

Проблемы механики современных машин: Международная конференция, Восточно-Сибирский государственный технологический университет, Улан-Удэ, 2000 г.

Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения. IV Всероссийская конференция и семинар РФФИ, октябрь 2000 г., Нижний Новгород Climbing and Walking Robots. The Fourth International Conference CLAWAR 2001, сентябрь 2001 г., Карлсруэ, Германия.

10. Интеллектуальные многопроцессорные системы (ИМС-2001) международная научная конференция. Интеллектуальные робототехнические системы (ИРС-2001) молодёжная научная школа-конференция, октябрь 2001 г., Геленджик.

Отчётная конференция-выставка по подпрограмме «Транспорт» Научно-технической программы Министерства образования Росси «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» февраль 2002 г., Москва-Звенигород. Climbing and Walking Robots. The Fifth International Conference CLAWAR 2002, сентябрь 2002 г., Париж, Франция.

По материалам диссертационной работы опубликована 21 печатная работа, из них 2 в центральной Российской печати, 4 в зарубежных изданиях. Получено 2 патента Российской Федерации.

Исследования поддержаны грантами РФФИ №№ 01-01-00521, 02-01-06447, 02-01-15000к и научной программой «Фундаментальные исследования высшей школы в области естественных и гуманитарных наук. Университеты России».

На защиту выносятся следующие положения:

Кинематическая схема редуктора-корректора, улучшающего характеристики шагающего движителя на основе четырехзвенных механизмов шагания.

Математическая модель плоского движения шагающей машины с цикловыми механизмами шагания.

Методика оценки энергозатрат при поступательном движении и повороте.

Методика экспериментальных исследований. 5. Закономерности и динамические эффекты, возникающие при поступательном движении и повороте машины.

Математические модели, применяемые для исследования шагающих машин

Для ведомого режима деформируемого колеса на твёрдой поверхности определяется сила сопротивления качению, равная горизонтальной реакции Rx и допускающая прямое измерение экспериментальным путём. Для прочих режимов движения горизонтальная реакция Rx условно разделяется на силу сцепления и силу сопротивления качению. Уравнение прямолинейного движения колёсной машины записывают в виде закона изменения кинетической энергии механической системы. Криволинейное движение (поворот) колёсной машины определяется как движение с радиусом кривизны траектории центра масс машины более 500 м. Известны образцы колёсных машин осуществляющих поворот путём изменения углов между плоскостями колёс и продольной осью машины за счёт изменения положения одной части машины относительно другой (сочленённые машины), известны машины осуществляющие поворот путём изменения скоростей колёс на разных бортах (бортовой поворот). Однако наиболее распространённый способ осуществления поворота колёсных машин заключается в повороте управляемых колёс. При рассмотрении динамики криволинейного движения внешние силы действующие на машину при прямолинейном движении дополняются боковыми силами и моментами сопротивления повороту. Динамическая модель гусеничной машины дополняется сопротивлениями на трение в шарнирах гусеницы, удар звеньев об обод колеса, проскальзывание звеньев на ведущем колесе, удар в зубьях ведущего колеса, трение в подшипниках и опорных тактах. Для гусеничных машин рассматривается как правило только ведущий режим работы. Рассматривается взаимодействие гусеницы с деформируемой опорной поверхностью. Горизонтальную составляющую реакции принято разделать на силу сцепления и силу сопротивления. Последняя в свою очередь разделяется на силы сопротивления деформациям грунта лобовым участком гусеницы и опорной частью гусеницы. При определении силы сцепления с грунтом учитываются трение между звеньями и грунтом, сдвиг и срез грунта зацепами.

Поворот гусеничных машин осуществляется бортовым способом. При этом динамическая модель дополняется боковыми силами и моментами сопротивления повороту. Модель взаимодействия движителя с грунтом является ключевым вопросом при разработке математической модели динамики движения любого транспортного средства. При движении машины грунт подвергается смятию, сдвигу и срезу, кроме того, имеет место явление нагребания грунта. Разные авторы по разному описывают связь между напряжениями и деформацией грунта. Например, М.Г.Беккер [4] определяет связь между нормальным напряжением а и деформацией є грунта в виде: где kc — коэффициент сцепления грунта; Ъ — наименьший размер штампа; кр — коэффициент трения грунта; п — показатель степени. Согласно Кацыгину В.В. [78]: где OQ — предел прочности грунта на одноосное сжатие; к — коэффициент объёмного сжатия. Касательные напряжения т возникающие при сдвиге грунта по В.В.Кацыгину определяются в виде: где fCK — коэффициент трения скольжения; р — давление на грунт; f„p — приведённый коэффициент трения; X— деформация грунта; кт — коэффициент деформации. Существует предельная величина касательных напряжений при которой происходит относительное перемещение слоев грунта. Сдвиг грунта сопровождается его срезом. Особенностью взаимодействия стопы шагающей машины с грунтом в отличие от колеса и гусеницы, является то, что в идеальном случае в опорной фазе стопа покоится на грунте. В этом смысле взаимодействие шагающей машины с грунтом приближается к взаимодействию с грунтом конструкций (фундаментов). При рассмотрении взаимодействия конструкций с грунтом используют нелинейные вязкоупругие модели грунта [76, 80]. При определении жёсткости грунта учитывается влияние размеров взаимодействующих тел, инерция грунта и отношение давления взаимодействующих тел к давлению опытного штампа. В то же время, отмечается большой разброс значений коэффициентов, определяемых экспериментальным путём, и даются рекомендации использовать при проектировании конструкций результатов детального исследования участка грунта на котором будет размещена конструкция. Поскольку машина должна работать на различных, возможно заранее неизвестных, грунтах, то такой подход в применении к шагающим машинам хотя и является теоретически возможным, трудно реализуем на практике. Наиболее детально теоретические аспекты исследования многоногих шагающих машин рассмотрены в монографии Д.Е.Охоцимского и Ю.Ф.Голубева [62].

В этой работе определяются методы описания и исследования походок многоногой машины, рассматриваются вопросы статической устойчивости и распределения реакций при движении шагающей машины, описывается динамическая модель движения, рассмотрены вопросы построения движения шагающих движителей, вопросы стабилизации движения и методы построения законов движения машины на местности. Программные уравнения движения аппарата задаются в виде описания походки с учётом адаптации шагающих движителей к неровностям грунта. При заданной кинематике движения, за счёт статической неопределимости при опираний на грунт более чем трёх ног аппарата, удаётся распределить реакции таким образом, чтобы не только выполнялось условие статической устойчивости, но и выполнялись другие желательные условия. После задания программного движения, решается задача распределения реакций и проверяется выполнение условия осуществимости заданного программного движения. Затем определяются программные управляющие моменты приводных двигателей. С целью идентификации возможных ошибок управления, возникающих за счёт трудно предсказуемых факторов, возникающих в реальных условиях, разрабатывается алгоритм, позволяющий определять в процессе движения робота его массово-геометрические характеристики, а так же главный вектор и главный момент

Кинематический анализ шестизвенного механизма шагания

Один из возможных вариантов шестизвенного механизма шагания (рис. 2.4) включает в себя неподвижную опору 0 — корпус машины, с которой связана неподвижная декартова система координат с началом координат в точке О — оси вращения кривошипа 1. Коромысло 3 совершает возвратно-вращательное движение относительно оси Оь кроме того, механизм включает в себя три шатуна (звенья 2, 4, 5) совершающих плоскопараллельное движение. Звено 5 содержит опорную точку Н, и называется опорной частью. Дополнительная степень подвижности в шарнире Н не является управляемой и служит для самоадаптации стопы 6 к опорной поверхности. Звенья механизма имеющие в своём составе два шарнира (звенья 2 и 4) определяются своими длинами /,-, где і— номер звена. А звенья включающие три шарнира (звенья 1, 3, 5) характеризуются двумя линейными и одним угловым размером. Длины измеряются от условной оси вращения, для звена 1 это ось О, для звена 3 — ось Oj, а для звена 5 — ось D, и обозначаются /у-, где / — номер измеряемого звена, а у — номер звена, в направлении которого происходит измерение. Выбор указанных осей за начало отсчёта связан с удобством математических выкладок. Угол между отрезками /у с вершиной в условной оси вращения обозначается как Д. Аналогично четырёхзвенному механизму положение кривошипа 1 определяется углом ср, который в общем случае является функцией времени. Измеряется угол (р по тем же правилам, что сформулированы в пункте 2.3.1, но под положением звена 1 понимается положение вектора OB. угловая скорость обозначается буквой со. Вид зависимостей угла и угловой скорости от времени зависит от выбранного типа редуктора-корректора. Так при отсутствии корректора справедливы формулы (2.4). Угол положения звена 3 аналогично записывается как функция угла положения кривошипа: Так же как и для четырёхзвенного механизма, для определения угловых скоростей используются численные методы.

Следовательно, для угловых скоростей звеньев 2 и 3 справедливы формулы (2.11), (2.12), а соотношения для угловых скоростей звеньев 4 и 5 совпадают с точностью до индексов: Координаты и проекции скорости опорной точки Н находятся по следующим формулам: шагания обнаружило возможность снижения «глубины приседания» в пять и более раз, однако неминуемо это сопровождается двух и более кратным увеличением неравномерности горизонтальной скорости. Так при отдельных наборах параметров механизма удавалось уменьшить «глубину приседания до 1-2 мм, но при этом наблюдалась остановка и даже обратный ход стопы в пределах опорной фазы. l2 = 0,959 м, 132 = 0,366 м, /J5 = 0,872 м, 14 = 0,488 м,154= 1,116 м, /55= 1,081 м, А = 90, & = -159,9, р5 = 217,2, 0; = 0,680 м, z0; = -0,348 м. «Глубина приседания» в этом случае достигает 0,013 м, длина шага 0,755 м. При угловой скорости кривошипа 2,7 об/мин, максимальная скорость на опорном участке 0,098 м/с, минимальная скорость 0,006 м/с, средняя скорость 0,067 м/с. При таком наборе параметров, относительная «глубина приседания» // = 0,014, а неравномерность скорости = 1,36. Следует обратить внимание на то, что при сравнимой длине шага, габариты шестизвенного механизма шагания значительно больше габаритов четырёхзвенного механизма. На рис.3.а) выполнены чертежи механизмов с указанными выше размерами в одном масштабе, а на рис.3.б) на одной координатной сетке представлены траектории опорных точек механизмов. Таким образом, использование шестизвенного механизма шагания позволяет многократно уменьшить «глубину приседания», но только за счёт увеличения неравномерности горизонтальной скорости. А сохранение средней скорости равной средней скорости четырёхзвенного механизма при одинаковой частоте вращения ведущего вала приводит к значительному увеличению габаритов механизма.

Кроме того, конструкция шестизвенника гораздо сложнее четырёхзвенника что не может не сказаться отрицательно на надёжности работы движителя. Всё это затрудняет применение подобного механизма в шагающей машине. Уменьшение относительной «глубины приседания» и неравномерности горизонтальной скорости опорной точки четырёхзвенного механизма возможно при изменении закона вращения кривошипа таким образом, что бы опорная точка в опорной фазе двигалась с меньшей скоростью, а в переносной — с большей. В этом случае, линия смены ног AD (рис. 2.1) опускается, опорный участок траектории приближается к относительно прямолинейному нижнему участку. Следовательно, уменьшается «глубина приседания». Длина шага при этом тоже уменьшается, но не так значительно. За счёт того, что движение опорной точки сильнее всего замедляется в наиболее скоростной центральной части опорной фазы траектории, происходит и уменьшение неравномерности горизонтальной скорости. Форма траектории при этом остаётся неизменной. Такое изменение закона движения возможно при соответствующем управлении угловой скоростью вращения приводного двигателя. Очевидным недостатком такого подхода является работа приводного двигателя преимущественно в неустановившихся режимах. Более оправданным представляется изменение закона движения с помощью специального механизма корректора. Вал приводного двигателя при этом вращается с постоянной угловой скоростью. А механизм корректора может быть объединён с механизмом раздаточного редуктора и укрыт от воздействия внешней среды внутри корпуса. Наибольшего приближения к требуемому закону можно достичь при использовании редуктора с некруглыми колёсами. Однако технологические слолшости и стоимость некруглых колёс заставляет искать другие конструкции корректоров. В качестве одного из возможных вариантов корректора можно использовать универсальный шарнир Гука [14, 81, 141, 142, 86], который при

Определение тангенциальных составляющих реакций

Особенностью рассматриваемой конструкции шагающей машины является использование самотормозящихся передач, благодаря чему среди возможных режимов работы движителя отсутствует ведомый режим, а тормозной режим реализуется при полной остановке движителя относительно машины. Ведущий, свободный и нейтральный режимы движения можно рассматривать в рамках единой расчётной схемы. Тангенциальная составляющая реакции грунта FT ограничивается следующим неравенством: где кт— коэффициент удельной свободной силы тяги, N— нормальная реакция грунта. Под коэффициентом удельной свободной силы тяги понимается отношение максимальной силы взаимодействия движителя с грунтом в тангенциальном направлении, которую может реализовать движитель, к нормальной реакции на движитель со стороны грунта. Для движителя работающего в ведущем режиме, коэффициент удельной свободной тяги кт определяется как разница между коэффициентом сцепления ксц и условным коэффициентом сопротивления передвижению / [75]: Для сохранения преемственности с методами, применяемыми при расчёте колёсных и гусеничных машин, при точечном контакте стопы с грунтом вводится понятие коэффициента буксования, который определяется как модуль отношения абсолютной скорости точки Va6c к её скорости в относительном движении относительно машины VomH. Характер зависимости коэффициента сцепления ксц принимается аналогичным зависимостям для коэффициента сцепления в теории наземных транспортных систем и в последующем линеаризуется: где к5— коэффициент пропорциональности при малом буксовании, 8 — «критическая» величина буксования, ктр — коэффициент трения скольжения. «Критическая» величина буксования определяется на основе сравнения результатов численных и натурных экспериментов. ks определяются расчётным путём, при этом следует учитывать, что физический смысл произведения ksS соответствует коэффициенту трения покоя, который для большинства пар материалов на несколько процентов больше коэффициента трения скольжения. Таким образом, коэффициент сцепления может быть представлен как функция абсолютной и относительной скоростей опорной точки: Некоторые исследователи [40, 69] отмечают, что коэффициент удельной свободной силы тяги шагающего движителя численно равен коэффициенту сцепления с грунтом. Это означает, что грунт не является препятствием для передвижения шагающей машины, а требует только затрат мощности на деформацию грунта.

В общем случае для рассматриваемых шагающих движителей это представляется не вполне справедливым. Один из возможных вариантов учёта сил сопротивления состоит в определении доли мощности приводимой к ведущему звену шагающего движителя, которая теряется при движении. Обобщая формулу (2.84) для движителя состоящего из двух механизмов шагания и умножая на угловую скорость ведущего звена ф, можно получить формулу баланса мощности шагающего движителя: где индексы 1, 2 обозначают соответствующий механизм шагания. Или, учитывая (2.72), (2.76), (2.77), а также условия при которых в фазе опоры находится один или оба механизмов шагания, мощность приводного двигателя (без учёта к.п.д. трансмиссии) Wde = 0, вф + О Ф определится в виде Для случая когда один из механизмов шагания находится в опоре горизонтальная реакция выражается в виде: Rjy = Н -, (3.15) yJH где у =1,2 — номер механизма шагания. В случае неограниченной мощности силовой установки (или достаточно большого запаса мощности) величина Rj,zJH вызовет соответствующее увеличение Wв, и R. будет определяться только jy условиями сцепления. jy В условиях ограниченной мощности силовой установки значение R уменьшается на величину Rj,zjHjyjH от возможного значения Wde/у н . Учитывая теперь, что R.„ представляет собой нормальную реакцию опорной поверхности можно определить мгновенный условный коэффициент сопротивления передвижению/і(г„: В случае нахождения в опоре одновременно двух механизмов шагания целесообразно рассмотреть два случая: случай равенства горизонтальных скоростей опорных точек механизмов шагания и случай их неравенства. Если тангенциальные скорости опорных точек механизмов шагания равны друг другу и равны гн (то есть реализуется идеальный шаговый цикл), то рассуждения проделанные для одного механизма шагания справедливы и для этого случая. То есть при ограниченной мощности силовой установки мгновенный условный коэффициент сопротивления передвижению может быть определён аналогично (3.16) в виде:

Математическая обработка экспериментальных данных

В эксперименте случайные ошибки измерений обусловлены неточностью измерения моментов времени, координат проекций меток видеокамер на щиты, расстояний Lj, углов поворота коромысел механизмов шагания, мощности тока потребляемого исполнительными двигателями. Так ошибки в измерении моментов времени связаны как с неточностью хода измерительного прибора— часов, так и с неточностью визуального снятия отсчётов времени обусловленного ценой деления прибора. Ошибки измерения координат проекций меток видеокамеры обусловлены как неточностью визуального снятия значений, так и погрешностями координатной сетки нанесённой на щиты: неточностью размеров ячеек координатной сетки, не горизонтальной установкой щитов, не параллельностью щитов, отклонениями поверхности щитов от плоскости. Ошибки измерения расстояния Lj связаны с неточностью измерительного прибора— рулетки, ошибками при определении перпендикуляра от объектива видеокамеры к щиту, ошибками, которые вносит принятая линейная зависимость изменения этого расстояния при движении машины. Неточности при определении углов положений коромысел обусловлена, главным образом, ошибками при визуальном определении за счёт цены деления используемых приборов и разрешения видеокамеры. Ошибки при определении мгновенных значений мощности определяются неточностью визуального снятия показаний, обусловленных ценой деления и некоторой нестабильностью поведения стрелки прибора.

Возможны ошибки и в исходных данных — в установленной походке (разности фаз, как между движителями разных бортов, так и между движителями одного борта), угловой скорости вращения кривошипа, геометрических размеров машины. Следует отметить, что сами измеряемые величины могут испытывать случайные флуктуации, вызванные неровностями и неоднородностями грунта. Принципиально возможно оценить ошибку, вносимую каждым отдельным фактором, а потом определить общую ошибку измеряемых величин. Однако более целесообразно определить ошибки эксперимента путём математической обработки экспериментальных данных. В качестве оценки истинного значения измеряемой величины а используется среднее арифметическое значение х результатов измерений [73]: где п — число проведённых замеров, х, — значение /-го замера. Поскольку точность измерений является заранее неизвестной то для доверительной оценки измеряемой величины используется эмпирический стандарт при этом доверительная оценка принимает вид где ґ(Р,и-і) — множитель зависящий от доверительной вероятности (надёжности оценки) Р и числа измерений п, значения этого множителя можно определить по таблицам [73]. Так при Р = 0,95 и числе измерений и =12, множитель / = 2,201, а доверительная оценка выразится в виде: В случае если теоретические результаты, полученные с помощью разработанной математической модели, попадают в доверительный интервал, можно сделать вывод, что с заданной доверительной вероятностью математическая модель адекватна экспериментальным результатам. Идентификация параметров математической модели заключается в подборе таких значений параметров, при которых достигается наилучшее совпадение с результатами экспериментов. Следует отметить, что ряд параметров допускают непосредственное измерение или могут быть получены из справочников (массовые и геометрические характеристики машины). Другие параметры могут быть получены в результате обработки экспериментальных и расчётных данных. В первую очередь это характеристики, относящиеся к потерям мощности при движении шагающей машины.

В качестве примера, в приложении 2 приведены экспериментальные результаты, полученные при движении машины со средней теоретической скоростью 0,067 м/с, по сухому лугу с походкой 45. На рис. 4.3. приведены экспериментальные зависимости скорости центра масс машины для нескольких последовательных измерений в рамках одного эксперимента. На рис. 4.4. приведены экспериментальная и теоретическая кривые изменения скорости центра масс машины. На рис. 4.5. приводится сравнение экспериментальной и теоретической кривых изменения мощности машины.

Похожие диссертации на Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов