Геометрия движения робота высокой проходимости при пространственном движении по неровной поверхности
Грибов Е.А., Гавриленко А.Б., Грибова О.В.
Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва
Ключевые слова: мобильный робот, условия безотрывного движения, движение по неровной поверхности, ровер, взаимодействие колес с опорной поверхностью, подвеска «коромысло-качалка», высокая проходимость.
Аннотация. В данной статье представлено математическое моделирование геометрии движения мобильной платформы с подвеской «коромысло-качалка» при ее пространственном перемещении по неровной поверхности. Роботы, оснащенные такого типа подвеской, имеют высокую проходимость по сравнению с подвеской автомобильного типа. Цель работы – построение математической модели, связывающей обобщенные координаты системы при непрерывном движении робота по опорной поверхности, заданной уравнением. Построенная математическая модель пространственного движения робота описывается 18 нелинейными алгебраическими уравнениями, содержащими 12 неизвестных координат точек контакта и 10 обобщённых координат – координат и углов ориентации корпуса робота, а также углов поворота элементов подвески. В частных случаях движения робота по горизонтальной и наклонной плоскостям получены решения уравнений геометрии движения относительно координат и углов ориентации корпуса робота, а также углов, определяющих конфигурацию элементов подвески. Отмечено, что для более сложных криволинейных опорных поверхностей конфигурация робота с шасси типа «коромысло-качалка» может быть определена с помощью численного решения нелинейных алгебраических уравнений геометрии движения. Результаты работы могут быть использованы при разработке систем управления движением робота, обладающего высокой проходимостью, и планировании оптимальных траекторий его движения.
Geometry of high-mobility robot motion during spatial movement on an uneven surface
Gribov E.А., Gavrilenko A.B., Gribova O.V.
National Research University “Moscow Power Engineering Institute”, Moscow
Keywords: mobile robot, continuous motion conditions, motion on uneven terrain, rover, wheel–ground interaction, rocker-bogie suspension, high cross-country ability.
Abstract. This article presents a mathematical modeling of the motion geometry of a mobile platform with a rocker arm suspension during its spatial movement over an uneven surface. Robots equipped with this type of suspension have a high cross-country capability compared to an automobile-type suspension. The purpose of the work is to build a mathematical model that relates the generalized coordinates of the system during continuous movement of the robot along the support surface specified by the equation. The constructed mathematical model of the spatial motion of the robot is described by 18 nonlinear algebraic equations containing 12 unknown coordinates of the contact points and 10 generalized coordinates: coordinates and angles of orientation of the robot body, as well as angles of rotation of the suspension elements. In particular cases of robot movement along horizontal and inclined planes, solutions of the equations of motion geometry with respect to the coordinates and orientation angles of the robot body, as well as the angles determining the configuration of the suspension elements, are obtained. It was noted that for more complex curvilinear surfaces, the configuration of a robot with a rocker-bogie chassis could be determined by numerically solving nonlinear algebraic equations of motion geometry. The results of the work can be used in the development of motion control systems for a robot with high cross-country capability and planning optimal trajectories of its movement.