Ковальчук Александр Кондратьевич

С. 12-30

С. 82-102

С. 256-278

Предложен метод проектирования древовидных исполнительных механизмов (ИМ) шагающих роботов (ШР), основанный на совместном использовании алгоритма восстановления кинематической схемы биологического прототипа (человека или позвоночных животных) по фотографическим изображениям их скелетов, теории графов и теории матриц (4х4). Метод позволяет в автоматизированном режиме получать множество вариантов искомой кинематической структуры, предоставляя разработчику право выбора оптимального. На примерах расчёта кинематических структур ИМ конкретных ШР (робота-собаки, робота-краба, антропоморфного шагающего робота) показана эффективность применения предлагаемого метода. Представлены уравнения динамики древовидного ИМ и специально разработанная в среде MATLAB программа для его исследования. Они учитывают влияние действующих на ИМ внешних сил и моментов, а также позволяют вычислять силы и моменты от наложенных внешних связей, возникающие в точках его контакта с опорной поверхностью.

С. 72-93

В настоящей статье рассмотрена кинематическая схема исполнительного механизма робота-треножника, биологический прототип которого в природе отсутствует. При описании кинематики и динамики исполнительного механизма робота использовался ранее предложенный авторами метод, основанный на совместном использовании матриц (4х4) и теории графов. Представлены результаты исследования кинематики и динамики исполнительного механизма робота, выполненного с помощью разработанной в программном комплексе MATLAB программы. Получены значения моментов и мощностей в степенях подвижности робота, а также численные значения элементов матриц, входящих в уравнение динамики робота. Предложенная в работе древовидная структура исполнительного механизма робота-треножника, результаты исследования его кинематики и динамики, а также программа моделирования произвольных древовидных исполнительных механизмов в системе MATLAB, являются эффективными средствами, позволяющими сократить сроки проектирования шагающих роботов.

Целью работы является разработка алгоритмов обработки информации, поступающей от силомоментных датчиков, установленных в стопах робота и от инерциальной навигационной системы с целью их использования в системе стабилизации и управления двуногим шагающим роботом. Двуногий шагающий робот связан с неподвижной поверхностью шагания только за счёт сил и моментов трения. Силы реакции и трения, а также моменты трения дают важную информацию о движении двуногого шагающего робота и играют принципиальную роль при управлении его движением. Педипуляторы (ноги) двуногого шагающего робота должны быть оснащены датчиками, измеряющими силы и моменты взаимодействия робота с опорной поверхностью. Новизна работы состоит в разработке алгоритмов комплексного использования информации с силомоментных датчиков стоп и с инерциальной навигационной системы в математической модели системы стабилизации и управления и реализации её на лабораторном образце двуногого шагающего робота.

В статье рассматривается  управление движением исполнительного механизма двуного шагающего робота по программной траектории. Математическая модель древовидного исполнительного механизма робота, записанная с помощью аппарата блочных матриц и теории графов, представлена в виде, традиционном для исполнительных механизмов с простой кинематической цепью. Изложены разработанные авторами алгоритмы формирования траектории движения робота по горизонтальной плоскости и результаты их реализации на действующем экспериментальном двуногом шагающем роботе с электрогидравлическими приводами. Предложен алгоритм стабилизации движения исполнительного механизма робота путём контролируемого изменения моментов на стопах и структурная схема системы стабилизации, реализующая данный алгоритм. Приведены результаты экспериментальных исследований ходьбы робота по горизонтальной поверхности.