Определение геометрически допустимых положений четвероного робота с учетом контакта всех его ног с поверхностью
Сайпулаев М.Р., Мохамед А.М., Казаринова А.С., Сибирцев Н.А.
Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва
Ключевые слова: четвероногий робот, кинематика, рабочая область, пространственное движение, шагающий робот, математическая модель.
Аннотация. В рамках данной работы ставится задача определения рабочей области корпуса четвероного робота при контакте всех его ног с опорной поверхностью. Рассматривается конструкция шагающего робота с четырьмя трехзвенными ногами. Представлены уравнения геометрии движения четвероногого робота при его пространственном движении. Определены диапазоны изменения углов крена и тангажа корпуса робота, а также высот его корпуса над горизонтальной поверхностью при наличии конструктивных ограничений на углы поворота звеньев ног робота. В частных случаях уравнений геометрии движения получены аналитические формулы для зависимостей углов крена и тангажа и высоты корпуса робота от углов поворота звеньев ног. По результатам численных расчетов для частных случаев движений робота можно сделать выводы о возможности позиционирования и ориентации платформы робота при заданных размерах звеньев робота и ограничениях на углы поворота звеньев ног. Полученные аналитические формулы могут быть использованы на этапе проектирования четвероногих роботов и для планирования движений робота.
Determination of geometrically permissible positions of a quadruped robot taking into account the contact of all its legs with the surface
Saypulaev M.R., Mohamed A.M., Kazarinova A.S., Sibirtsev N.A.
National Research University “Moscow Power Engineering Institute”, Moscow
Keywords: quadruped robot, kinematics, workspace, spatial motion, walking robot, mathematical model.
Abstract. In this paper, we set the task of determining the working area of the quadruped robot body when all its legs are in contact with the supporting surface. The design of a walking robot with four three-link legs is considered. The equations of the geometry of motion of a four-legged robot during its spatial movement are presented. We determine the ranges of change in the roll and pitch angles of the robot body, as well as the heights of its body above the horizontal surface in the presence of design constraints on the rotation angles of the robot's leg links. In particular cases of the equations of motion geometry, analytical formulas are obtained for the dependencies of the roll and pitch angles and the height of the robot body on the rotation angles of the leg links. Based on the results of numerical calculations for particular cases of robot movements, conclusions can be drawn about the possibility of positioning and orienting the robot platform for given dimensions of the robot links and restrictions on the rotation angles of the leg links. The obtained analytical formulas can be used at the design stage of quadruped robots and for planning robot movements.