АЛГОРИТМ ДВИЖЕНИЯ АВТОНОМНОГО РОБОТА - ГЕКСАПОДА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В УЗКИХ ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2021
Předmět:
алгоритми керування
диагностика
алгоритмы управления
hexapod
вентиляционный канал
adaptive control
діагностика
крокуюча платформа
walking platform
diagnostics
адаптивне керування
матриця
сервоприводы
контроль технического состояния
вентиляційний канал
static stability
квадропод
шагающая платформа
ventilation channel
адаптивное управление
гексапод
matrix
сервоприводи
статическая устойчивость
статична стійкість
quadropod
control algorithms
матрица
servo drives
technical condition monitoring
контроль технічного стану
Zdroj: Вестник Киевского политехнического института. Серия приборостроение; № 61(1) (2021); 61-68
Bulletin of Kyiv Polytechnic Institute. Series Instrument Making; No. 61(1) (2021); 61-68
Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування; № 61(1) (2021); 61-68
ISSN: 0321-2211
2663-3450
Popis: The article proposes the use of a walking robot - hexapod for its use to monitor the technical condition of ventilation shafts, technical dry channels, enclosed spaces, etc. The peculiarity of this type of robots is the increased possibility in comparison with tracked or wheeled machines, due to their design and ability to overcome irregularities. Also, in comparison with existing designs, the hexapod can be fully autonomous and does not depend on a stationary power source. In its turn, construction of walking robots requires development of complex algorithms of motion, which are significantly different compared to wheeled or tracked moving devices, because in addition to the control of limbs, which are set in motion by servo drives, the computer core must process information from sensors that provide information both about the position of the robot itself, and about the surrounding objects, which can be: distance sensors, touch sensors, video cameras, accelerometers, gyroscopes, etc. The paper highlights the developments used to date, but analysis of existing algorithms for walking robots showed a lack of such for the use of the robot in narrow and confined spaces, ventilation shafts, dry technical ducts, etc. In this regard, an algorithm was developed that partially closes this gap. The peculiarity of this algorithm is the simplicity of practical implementation, as well as the safety of the construction of work in progress, because it takes into account the need for increased static stability by modifying the matrix of limb position by a third state, which gives the opportunity to consider the initial position, or memorize the limb state, from which, in the future, you can continue the movement from an arbitrary stable position. In addition, the algorithm can be applied not only to robots with six limbs, but also to other kinds of mobile walking platforms, because the proposed variant allows testing and calibration of any type of gait at each iteration of the step. In the future, it is planned to test the proposed algorithm on the developed prototype not only when moving the work on horizontal surfaces, but also on vertical surfaces, which is an important component for the proposed application area.
В статье предложено применение шагающего робота - гексапода для его использования для контроля технического состояния вентиляционных шахт, технических сухих каналов, замкнутых пространств и т.д. Особенностью данного типа роботов является повышенная проходимость по сравнению с гусеничными или колесными машинами, за счет своей конструкции и возможности преодолевать неровности. Также, по сравнению с существующими конструкциями, гексапод может быть полностью автономным и не зависеть от стационарного источника питания. В свою очередь, построение шагающих роботов требует разработки сложных алгоритмов движения, значительно отличающихся, по сравнению с колесными или гусеничными подвижными устройствами, так как помимо управления конечностями, которые приводятся в движение сервоприводами, вычислительному ядру необходимо обрабатывать информацию от датчиков, которые предоставляют информацию как, собственно, о положении самого робота, так и об окружающих объектах, в качестве которых могут быть: датчики расстояния, касания, видеокамеры, акселерометры, гироскопы и др. В работе освещаются разработки, применяемые на сегодняшний день, однако анализ существующих алгоритмов шагающих роботов показал отсутствие таковых для использования робота в узких и замкнутых пространствах, вентиляционных шахтах, сухих технических каналах и т.п. В связи с этим, был разработан алгоритм, который частично закрывает этот пробел. Особенностью данного алгоритма является простота практической реализации, а также безопасность конструкции работа в процессе работы, так как учтена необходимость повышенной статической устойчивости за счет модификации матрицы положения состояния конечности третьим состоянием, которое дает возможность учитывать исходное положение, или запоминать состояние конечностей, из которого, в дальнейшем, можно продолжить движение с произвольного устойчивого положения. Кроме этого, алгоритм можно применять не только для роботов с шестью конечностями, но и для других видов подвижных шагающих платформ, поскольку предложенный вариант позволяет проводить тестирования и калибровки любого типа походки на каждой итерации шага. В дальнейшем, на разработанном макетном образце планируется протестировать предложенный алгоритм не только при перемещении работа по горизонтальным поверхностям, но и по вертикальным, что является важной составляющей для предложенной сферы применения.
У статті запропоновано застосування крокуючого робота - гексапода для його використання для контролю технічного стану вентиляційних шахт, технічних сухих каналів, замкнутих просторів тощо. Особливістю даного типу роботів є підвищена прохідність, порівняно з гусеничними або колісними машинами, завдяки конструкції та можливості долати нерівності. Також, порівняно з існуючими конструкціями, гексапод може бути повністю автономним і не залежати від стаціонарного джерела живлення. У свою чергу, побудова крокуючих роботів вимагає розробки складних алгоритмів руху, які значно відрізняються, порівняно з колісними або гусеничними рухомими пристроями, тому що, крім керування кінцівками, що приводяться до руху сервоприводами, обчислювальному ядру необхідно обробляти інформацію від датчиків. Ці датчики надають інформацію як, власне, про положення самого робота, так і про оточуючі об’єкти, тобто датчики відстані, дотику, відеокамери, акселерометри, гіроскопи та ін. В роботі висвітлюються розробки, що застосовуються на сьогодні, проте аналіз існуючих алгоритмів крокуючих роботів показав відсутність таких для використання робота в вузьких і замкнутих просторах, вентиляційних шахтах, сухих технічних каналах і т.п. У зв'язку з цим був розроблений алгоритм, який частково закриває цю прогалину. Особливістю даного алгоритму є простота практичної реалізації, а також безпека конструкції робота в процесі його роботи, тому що врахована необхідність підвищеної статичної стійкості, внаслідок модифікації матриці положення стану кінцівки третім станом, який надає можливість враховувати початкове положення, або запам'ятовувати стан кінцівок, із якого надалі можна продовжити рух із довільного стійкого положення. Окрім цього, алгоритм можна застосовувати не тільки для роботів із шістьома кінцівками, а і для інших видів рухомих крокуючих платформ, оскільки запропонований варіант дозволяє проводити тестування та калібрування будь-якого типу ходи на кожній ітерації кроку. Надалі, на розробленому макетному зразку планується протестувати запропонований алгоритм не тільки при переміщенні робота по горизонтальних поверхнях, але і по вертикальних, що є важливою складовою для запропонованої сфери застосування.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: