4. Конструкторский раздел.

4.1. Описание разрабатываемой конструкции.

На основе проведённого анализа техники ходьбы, анализа существующих конструкций была выбрана четырёхногая компоновка робота, т.к. такая компоновка робота более компактная, чем шесть ног, и намного проще чем с двумя ногами. Схема разработанного робота представлена ниже на рисунках 10-11.

Рис.10. Схема робота вид сверху

Робот состоит из корпуса 5, на котором закреплены приводы 3, на выходном валу привода расположена втулка 1 , на которой закреплена с натягом лапа 2. Питание робота осуществляется с помощью аккумулятора 4, длины L1 и L2 выбраны разными для того, чтобы лапы робота могли бы двигаться асинхронно, не мешая друг другу.[1]

4.2. Трёхмерная модель робота и его модулей.

Рис. 13. Внешний вид разрабатываемого робота

Рис. 14. Внешний вид электродвигателя

Рис. 16. Внешний вид аккумулятора

Рис. 17. Внешний вид платы управления

Рис. 18. Внешний вид силового модуля

Рис.19. Инкрементальный энкодер на подставке

Рис.20. Внешний вид подшипника

5Исследовательский раздел.

5.1. Кинематика шагающего робота.

Одним из наиболее важных этапов в проектированиимехатронной системы является разработка ее математическоймодели и реализация численного моделирования, позволяющегоисследовать основные характеристики устройства и особенности егодвижения.

Целью моделирования является:

1.В соответствии с математической моделью робота и

алгоритмом его движения в среде MathCAD написать программу,моделирующую движение устройства.

2.Построить графики характеристик объекта: (t), (t), (t), (t), (t), (t).

3. Сделать выводы о зависимости изменения скорости движения робота от длины лапы робота и её угловой скорости.

На рис. 1 представлена расчетная схема для моделированиядвижения робота.Корпус робота перемещается погоризонтальной поверхности в неподвижной системекоординат Оxy.

Рис. 25. Расчётная схема

Перемещение координат точек робота в неподвижной системе координат Оxy определяются радиусами векторами:

; ; ; ;

; ; ;

; ; ;

; ; ;

; ; ;

5.2. Моделирование в среде MathCad.

Алгоритм численного расчета

Рис. 26. Алгоритм моделирования походки робота.

Постоянные данные:

k - Расстояние от оси вращения лапы робота до края корпуса робота.

a - Расстояние от оси вращения до центра робота.

b - Расстояние от оси вращения лапы робота до нижнего края.

Динамические данные:

L - Длина лапы робота.

- Угловая скорость лапы робота.

Листинг программы

5.3. Результаты программирования.

Графики при скорости 10 рад/сек и длине лап 70мм.

Рис. 27. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 28. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 29. Графики перемещения точки : перемещение по х, перемещение по у.

Графики при скорости 5 рад/сек, и длиной лап 70 мм.

Рис. 30. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 31. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 32. Графики перемещения точки : перемещение по х, перемещение по у.

Графики при скорости 15 рад/сек и длине лап 70 мм.

Рис. 33. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 34. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 35. Графики перемещения точки : перемещение по х, перемещение по у.

Графики при скорости 10 рад/сек и длине лап 100 мм.

Рис. 36. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 37. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 38. Графики перемещения точки : перемещение по х, перемещение по у.

Графики при скорости 5 рад/сек и длине лап 100 мм.

Рис. 39. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 40. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 41. Графики перемещения точки : перемещение по х, перемещение по у.

Графики при скорости 15 рад/сек и длине лап 100 мм.

Рис. 42. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 43. Графики перемещения точки : перемещение по у,

перемещение по х.

Рис. 44. Графики перемещения точки : перемещение по х,

перемещение по у.

Графики зависимости перемещения корпуса

робота от изменения длины лапы робота и её угловой скорости.

Рис. 45. Графики зависимости перемещения корпуса робота

от угловой скорости лапы робота.

Рис. 46. Графики зависимости перемещения корпуса робота

от длины лапы робота.

В ходе моделирования мы получили графики (t), (t), (t), (t), (t), (t). По полученным данным были построены графики:

1.По графику зависимости перемещения корпуса робота от угловой скорости лапы робота можно увидеть, что при увеличении угловой скорости лапы робота увеличивается перемещение робота, график имеет небольшую выпуклость.

2.По графику зависимостиперемещения корпуса робота от длины лапы робота можно увидеть, что приувеличении длины лапы робота увеличивается перемещение робота, график имеет небольшой прогиб.