Аналіз тензору інерції автономного мобільного робота
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.252712Ключові слова:
автономний мобільний робот, маніпулятор, момент інерції, недіагональний та нестаціонарний тензор інерціїАнотація
Об'єктом дослідження є тензор інерції автономного мобільного робота (АМР) з маніпулятором при різній конфігурації їх взаємного положення. Як приклад конструкції АМР змінюваної конфігурації розглянуто повнопривідну чотирьохколісну платформу з маніпулятором, який складається зі стикувального диску, що обертається навколо вертикальної вісі, та стрижневих ланок руки, з’єднаних ротаційними кінематичними парами п’ятого класу. Маса рухливих елементів конструкції, тобто маніпулятору з вантажем становить 10–20 % від маси платформи робота. Вважаємо, що ланки маніпулятора та платформа – абсолютно тверді та однорідні тіла зі сталою щільністю; масою кінематичних пар нехтуємо. Наступним кроком при аналізі тензору інерції АМР змінюваної конфігурації може стати дослідження з врахуванням пружних властивостей ланок маніпулятору, нерівномірності розподілу мас платформи та характеристик кінематичних пар.
Досліджено залежність значень елементів тензору інерції АМР змінюваної конфігурації від значень узагальнених координат рухливих елементів конструкції та від співвідношення маси платформи й маси рухливих елементів конструкції. Проведений аналіз тензору інерції АМР із маніпулятором при різній конфігурації їх взаємного положення показав, що значення відцентрових моментів інерції системи при відносному русі маніпулятора сумірні значенням осьових моментів інерції системи, навіть, якщо маса рухомих елементів конструкції менша, ніж 10 % маси платформи. У більшості існуючих АМР маса рухливих елементів конструкції становить до 20 % маси платформи, тому в загальному випадку тензор інерції такої системи потрібно приймати недіагональним і нестаціонарним. У подальшому це дозволить уточнити рівняння динаміки, врахувати взаємозв'язок каналів керування, виконати моделювання руху АМР змінюваної конфігурації та оптимізувати енерговитрати.
Оскільки АМР з маніпулятором є прикладом класу об’єктів «АМР змінюваної конфігурації», то отримані результати можна застосовувати до всіх об’єктів цього класу.
Посилання
- Lopota, A., Spassky, B. (2020). Mobile ground-based robot systems for professional use. Robotics and Technical Cybernetics, 8 (1), 5–17. doi: http://doi.org/10.31776/rtcj.8101
- Tsarichenko, S., Antokhin, E., Chernova, P., Dementey, V. (2020). The state and problems of standardization and unification of military ground robot systems. Robotics and Technical Cybernetics, 8 (1), 18–23. doi: https://doi.org/10.31776/rtcj.8102
- Ermolov, I. L., Khripunov, S. P., Blagodariaschev, I. V., Khripunov, S. S. (2017). Tipovaia strukturno-funktsionalnaia skhema robototekhnicheskikh kompleksov voennogo naznacheniia. Informatsionno-izmeritelnie i upravliaiuschie sistemi, 15 (6), 4–9. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=29712433
- Stravopodis, N. A., Katrantzis, L., Moulianitis, V. C., Valsamos, C., Aspragathos, N. A.; Zeghloul, S., Laribi, M. A., Sebastian, J., Arevalo, S. (Eds.) (2020). Evaluation of Serial Metamorphic Manipulator Structures Considering Inertia Characteristics. Advances in Service and Industrial Robotics. Cham: Springer, 574–587. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-030-48989-2_61
- Wang, Y., Dehio, N., Kheddar, A. (2022). On Inverse Inertia Matrix and Contact-Force Model for Robotic Manipulators at Normal Impacts. IEEE Robotics and Automation Letters, 1–1. doi: http://doi.org/10.1109/lra.2022.3145967
- Ashchepkova, N. S. (2013). Modeli i metod rozrakhunku vytrat enerhii na upravlinnia kutovym rukhom kosmichnoho aparatu zminiuvanoi konfihuratsii. Kharkiv: NAU KhAI, 187.
- Fan, Y., Jing, W. (2021). Inertia-free appointed-time prescribed performance tracking control for space manipulator. Aerospace Science and Technology, 117, 106896. doi: http://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106896
- Rubtsov, V. I., Mashkov, K. J., Konovalov, K. V. (2021). Multi-Level Control System for an Intelligent Robot that is Part of a Group. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 22 (11), 610–615. doi: http://doi.org/10.17587/mau.22.610-615
- Kurochkin, S. Y., Tachkov, A. A. (2021). Methods of Formation Control for a Group of Mobile Robots (a Review). Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 22 (6), 304–312. doi: http://doi.org/10.17587/mau.22.304-312
- Kenzin, M., Bychkov, I., Maksimkin, N. (2020). Coordinated Recharging of Heterogeneous Mobile Robot Teams during Continuous Large Scale Missions. 2020 7th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT), 745–750. doi: http://doi.org/10.1109/codit49905.2020.9263974
- Berezin, L. M., Koshel, S. O. (2019). Teoretychna mekhanika. Kyiv: Tsentr navchalnoi literatury, 218.
- Iurevich, E. I. (2017). Osnovy robototekhniki. Saint Petersburg: BKHV-Peterburg, 304.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Natalja Ashhepkova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
