Введение к работе
1.1 Актуальность темы.
Шагающие роботы могут быть использованы в экстремальных ситуациях, когда выполнение работ человеком связано с риском для жизни, например, при обезвреживании бомб, взятие пробы грунта в радиактивной местности, при разборе завалов. Также шагающие роботы могут быть использованы при контроле проложенных под землей коммуникаций.
Локомоция двуногого шагающего робота (ДТТТР) обеспечивается его опорно-двигательным аппаратом (ОДА).
Одной из основных функций ДТТТР является его перемещение, поэтому для обеспечения этой деятельности должен быть разработан ОДА и, таким образом, данная работа посвящена разработке принципов построения и методологии исследования ОДА ДТТТР
ДТТТР с поступательными кинематическими парами в суставах ног обладает более простой конструкцией, малыми энергозатратами на перемещение и упрощенной системой управления по сравнению с ДТТТР с вращательными кинематическими парами в суставах ног, но в то же время способный перемещаться по прямой при выполнении определенных операций.
Исходя из выше сказанного, можно сделать выводы, что актуальность данной работы заключается в следующем:
Применение ДТТТР с поступательными кинематическими парами в суставах ног при необходимости проведения работ в экстремальных условиях позволяет обезопасить человека;
На базе ДТТТР с поступательными кинематическими парами в суставах ног могут быть разработаны медицинские устройства, позволяющие помогать передвигаться больным с заболеванием опорно-двигательного аппарата;
Проведенный анализ литературных источников (126 наименований) показал, что в настоящее время не проводятся работы по исследованию ДТТТР с поступательными кинематическими парами в суставах ног, что указывает на новизну и актуальность данной работы.
1.2 Цель работы и задачи исследования
Основной целью диссертационной работы является разработка методологии исследования и принципов проектирования ДТТТР с поступательными кинематическими парами в суставах ног. Для достижения этих целей необходимо решать следующие задачи:
1. Рассмотреть возможные последовательности перемещения голени и бедра ОДА ДТТТР и
выбрать наиболее целесообразную последовательность, при которой робот может передвигаться
при соблюдении его устойчивого состояния;
2. Провести кинематическое и динамическое исследование ОДА ДТТТР на базе
составленной динамической модели;
Для возможности решения в последующем задач уравновешивания робота, определить траекторию перемещения его общего центра масс (ОЦМ);
Составить упругую модель ОДА ДТТТР и определить возможные амплитуды колебания корпуса робота при ходьбе.
1.3 Методы исследования
Для проведения теоретических исследований ОДА ДТТТР с поступательными кинематическими парами в суставах ног используются методы кинематического, кинетостатического, динамического расчетов, решение дифференциальных уравнений движения, аналитической механики при исследовании динамики ОДА ДТТТР с помощью теоремы Кёнига.
1.4 Научная новизна работы
В настоящее время теоретических работ по исследованию ДТТТР с поступательными кинематическими парами в суставах ног не проводилось. В то же время имеется потребность в простых по конструкциям и системам управления роботах. Поэтому новизна работы заключается в следующем:
Разработана принципиально новая система передвижения робота.
На базе двигательной синергии разработана методика кинематического, кинетостатического и динамического исследования предлагаемого ДТТТР
3. Составлена механическая модель ДТТТР позволяющая определить колебания робота
при ходьбе.
1.5 Практическая ценность полученных в работе результатов
Возможность создания простых по конструкции и по системам управления автоматизированных шагающих роботов позволяет решать проблемы экстремальной робототехнике.
Работа ведется в соответствии с проектом по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы». Раздел 2.1.2 «Проведение фундаментальных исследований в области технических наук».
Проект: «Разработка принципов проектирования и методологии управления интеллектуальными техническими системами на базе шагающих роботов с поступательными кинематическими парами в суставах ног»
1.6 Апробация работы
Результаты работы доложены на двух научных конференциях: XI международная научно-практическая конференция «Функциональные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» г. Сочи 2008г., доклад на тему: «Траектория движения ОЦМ ОДА ДШР»и Третья межвузовская научно-практическая конференция «Цивилизация знаний и конкурентоспособность Российского общества» Г.Александров 2008г., доклад на тему: «Изменение кинематических параметров голени и бедра ОДА ДТТТР»
1.7 Публикации
Основные положении диссертации опубликованы в 8 печатных работах, опубликованных в Вестниках МГУПИ и одна статья в издании по перечню ВАК журнал «Естественные и технические науки».
1.8 Структура и объем диссертации
