Разработка и исследование мехатронной мобильной системы шарового типа
Одноколесные и шаровые мобильные роботы
Изтегляне 1.09 Mb.
|
Свързани:
Конструктивное усовершенствование шасси самолета Ту
| 1.3 Одноколесные и шаровые мобильные роботы
Одноколесный робот, названный своими создателями Gyrover (намекая на гироскопический источник своего равновесия), появился на свет в 1999 году. Суть робота в том, что его внешний корпус представляет из себя колесо с овальным вытянутым профилем, внутри которого вблизи поверхности передвигается груз, центр тяжести, который и заставляет это колесо вращаться и наклоняться, что приводит к повороту во время движения. При качении данный робот стабилен, а при низкой скорости передвижения он может упасть. Однако это не является проблемой, так как конструкция робота позволяет ему "раскачаться" на боку за счет спирального движения и опять подняться в вертикальное положение. Если проанализировать причину, по которой описанный одноколесный робот может подняться, то ей окажется профиль самого колеса. Данное колесо имеет овальный, расширенный в районе оси, профиль, что и позволяет ему "подняться". В переделе идею овального профиля колеса можно развить до круга, таким образом весь робот превратится в шар. Шведская фирма Rotundus выпускает коммерческие роботы, в основу которых и лег этот принцип. Робот этой фирмы представляет из себя круглое в профиле колесо. То есть это шар, у которого выделена одна ось, вокруг которой внутри него вращается груз. Отклонение этого груза от вертикальной плоскости позволяет шару при движении переходить на боковые, более маленькие радиусы качения, за счет чего и осуществлять поворот. Такой робот имеет достаточно большую проходимость и практически абсолютную устойчивость. Недостатком такого робота является необходимость создания движителем, вращающим груз внутри робота, достаточно большого момента при большом радиусе сферы, так как вращаемый груз должен быть максимально приближен к внутренней поверхности сферы для максимальной эффективности. Еще одним минусом такой конструкции является необходимость затраты энергии на восстановление вертикальной плоскости вращения груза при необходимости поворота в сторону, противоположную предыдущему повороту. Устранить оба эти недостатка можно, если груз внутри сферы будет перемещаться по самой поверхности сферы. В ключе этой идеи стоит упомянуть о роботе, который производит вращение шара по его поверхности. Однако в данном случае эта поверхность внешняя, да и сам центр тяжести находится вне шара, а как бы стоит на нем. Это робот-полка, конструкция которого вытянута по вертикали и балансирует на указанном шаре. Взаимодействие с шаром производится за счет двух пар роликов, которые вращают шар под роботом в двух направлениях. Суммарное вращение позволяет передвигаться роботу в любом направлении. В систему управления робота встроена подсистема соблюдения равновесия, которая отвечает за то, чтобы робот не упал. Очевидным недостатком такого робота является повышенное трение в области, где его основная часть опирается на сферу. Однако реализовать функционал так называемого "катающегося стенда" по-другому практические невозможно. Однако вернемся к идее передвижения сферического робота, у которого груз передвигается по внутренней поверхности сферы. Этот механизм возможен в том случае, когда он будет либо подниматься по сфере до ограниченного угла отклонения, либо будет находится на легком скелете, который всегда будет позиционировать его на самой стенке. Эта идея на нова, но ее реализация практически отсутствует, хотя идея шаровых роботов при такой реализации практически лишена недостатков, за исключением необходимости перемещения по сфере с заданными динамическими параметрами. Возможные реализации такой конструкции приведены в разд. 2.1, там же исследуются их особенности и выбирается реализуемая в данной работе конструкция. В Приложении 4 приведены изображения и фотографии некоторых из описанных выше роботов. Изтегляне 1.09 Mb. Сподели с приятели:
|