Адаптивный мобильный робототехнический комплекс

1. Сущность разработки

Мобильный робототехнический комплекс повышенной проходимости, с адаптивными движителями колесного типа позволяющие варьировать клиренс, радиус поворота, устойчивость, жесткость каркаса колеса, площадь контакта с поверхностью. Это достигается за счет использования тензометрических датчиков и микроконтроллера внутри колеса, осуществляющие обратную связь и определение факта наличия препятствия и возможность его преодоления.

2. Назначение и область применения

Мобильные робототехнические комплексы (МРК) используются в промышленных, сельскохозяйственных, морских, военных и спасательных целях. Идеи использования адаптивных колес, способных изменять свою жесткость, размер колеса, контактную площадку с поверхностью находят все большее применение. Использование адаптивных колес способствует повышению проходимости робототехнических комплексов; использование тензометрии позволяет создавать автоматизированные системы, принимающие решения об изменении диаметра колеса, для подбора наиболее рационального режима движения исходя из геометрии препятствий и типа поверхности. Автоматизированная система управления адаптивным движителем способна резервировать технологическое зрение при его отказе.

Адаптивные движители (в нашем случаи колесного типа) применяются также в морских роботах, использующихся при разведке и морской добычи углеводородов, картографировании морского дна. Разведка морского дна на сегодняшний день является одной из приоритетных задач в мире. От поиска и добычи полезных ископаемых до прокладки трубопроводов на глубине, на которой не способен работать человек. Сложный ландшафт морского дна и проблема с передачей сигнала, обосновывают необходимость адаптивных движителей, реагирующих на препятствия и изменяющих параметры колеса для преодоления сложных участков без вмешательства человека.

Полученные результаты могут быть использованы в военной промышленности, в частности в научно исследовательских институтах, в сельскохозяйственной робототехники, морской георазведке.

3. Основные особенности и преимущества

• Возможность изменения клиренса МРК

• Работа при отказе системы технического зрения

• Самодиагностика движителя на наличие поломки

• Автономное определение наличия препятствия, его высоты, возможности преодоления с текущими геометрическими размерами колеса, принятие решения об варьировании диаметра колеса или объезде препятствия.

• Изменение радиуса поворота, жесткости колеса, пятна контакта с грунтом за счет регулирования диаметра движителя. Как следствие повышение проходимости и устойчивости комплекса в целом.

4. Технические характеристики

1. Модель адаптивного робототехнического комплекса состоит из 6 движителей. Адаптивные колеса и блок управления состоят из следующих основных компонентов: 2х ступиц, оси, задающей вращение от мотор-редуктора (JGB37-550/6V/26), металлоэластичного каркаса (12 упругих пластин из закаленной стали 65Г), на внутреннюю сторону, которых размещаются резисторы изгиба (FSL-0095-103-ST). ArduinoUno (микроконтроллер ATmega328). Внутренние ступицы, расположенные ближе к корпусу, перемещаются 2-я мотор-редукторами (JGB37-550/6V/26). Сигнал с управляющего микропроцессора подается на драйвер моторов, затем на мотор-редуктор, который в свою очередь посредством зубчатой передачи перемещает ступицы с внутренней части МРК. Уменьшая расстояния между ступицами, эластичные каркас увеличивается в диаметре. Сигнал с внутренней части колеса на силовой блок отправляется посредством радио модуля.

2. Алюминиевый корпус с металлоэластичными образующими из пружинной стали, позволяющие изменять диаметр колеса на 50% (как показал эксперимент диаметр у модели адаптивного колеса способен изменяться от 20 см до 32 см, данную величину можно пропорционально масштабировать). Алюминий был выбран исходя из весовых качеств и антикоррозийных свойств.

3. Габариты робототехнического комплекса (м): 0,9*0,8*0,3 (Д*Ш*В).

4. Диаметр колеса способен варьироваться от 20 до 32 см.

5. Вес: 40 кг.

6. Корпус: алюминий, толщина 1,2 мм

5. Использование в промышленности

Готовится к внедрению.

6. Охранные документы

1. П. м. 180692 Российская Федерация, МПК B60B3/00, B60B15/00, B60B23/12 Адаптивное колесо с раздвижным ободом / Ю.П. Сердобинцев, А.К. Иванюк, В.И. Карлов; ВолгГТУ. - 2018.

2. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2018662413 от 8 октября 2018 г. Российская Федерация. Программа для принятия решений для изменения ходовых характеристик адаптивных движителей мобильных роботизированных комплексов / Ю.П. Сердобинцев, А.К. Иванюк; ВолгГТУ. - 2018.

3. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2017611758 от 9 февраля 2017 г. Российская Федерация. Измерение НДС резистором изгиба / Ю.П. Сердобинцев, А.К. Иванюк; ВолгГТУ. - 2017.

7. Контактная информация

Ассистент, аспирант каф. АПП Иванюк Алексей Константинович: ivanyuk_aleksei@mail.ru