4.5 Выбор типа робота

Дальнейшее развитие поисково-спасательной робототехники идет в создании роботов, похожих на какие-то существующие примеры, как то: муха, комар, змея, таракан. Может быть, вы даже видели роботов-киборгов-тараканов, которым в Америке исследователи крепят на спину так называемый «рюкзачок» и управляют этим роботом издалека, с помощью джойстика. Негуманно, но, с другой стороны, служат целям науки и непосредственно функциям поисково-спасательных работ.

Следующий шаг — это не использование живых существ для робототехники, а создание существ с помощью железа, электроники, наделение их интеллектом, чтобы такие же, похожие на живых, но неживые существа могли выполнять функции поиска. Функцию спасения, конечно, таракан не выполнит, но найти человека — это главная проблема. Потом к нему уже может подойти медперсонал или робот, который вытащит этого человека из завала, но в первую очередь нужно обнаружить живого человека.

Проанализировав всё вышеуказанное видно, что роботы-спасатели являются действительно эффективным инструментом в решении столь ответственного дела как спасение людей. Ведь многие человеческие системы уже устарели и поисково-спасательные службы нуждаются в современных технологиях, да и среда, в которой приходится работать спасателям, очень непредсказуема. Но без человеческого фактора всё равно никак не обойтись. Но будем надеяться, что вскоре искусственный интеллект сможет самостоятельно нести поисково-спасательную службу в чрезвычайных ситуациях.

Для таких работ было выбрано создание насекомообразного робота поисковика в связи с передвижением данного типа и его конструкцией.

5. Кинематика и динамика робота:

5.1 Анализ кинематики и выбор типа

Мы уже знаем о многообразии походок у четвероногих. Еще большее разнообразие их свойственно насекомым. Походка насекомого может сильно меняться, например, в зависимости от скорости его движения.

При медленном движении, скажем, жук, имеющий шесть ног, может ходить, переставляя поочередно по одной ноге; варьируя при этом очередность, он имеет возможность выбрать одну из 120 типов походок.

При большей скорости движения в фазе переноса могут одновременно находиться по две ноги, обычно по одной из трех левых и трех правых; таких походок - симметричных и несимметричных - может быть девять. Наконец, когда жук торопится, он переступает одновременно тремя ногами: двумя левыми и одной правой, затем одной левой и двумя правыми. Он идет так, что всегда опирается на три ноги, образующие опорный треугольник, внутри которого располагается центр тяжести его тела. Шесть ног - минимальное число, которое обеспечивает возможность идти медленно или быстро, не раскачиваясь из стороны в сторону, как это приходится делать двуногим и четвероногим, чтобы непрерывно сохранять устойчивое положение.

Вот почему давно обсуждаются возможности (и конструкции) многоногих шагающих машин. Для такой машины вопросы устойчивости становятся особенно важными, когда она предназначена для автономного передвижения.

Количество ног шагающей машины, их расположение на корпусе машин и конструкция отдельной ноги определяются условиями местности, по которой должна передвигаться машина и требуемыми режимами работы – скоростью движения, величиной полезной нагрузки (переносимого груза), выполняемыми манёврами.

На рис.5.1 представлены различные типы кинематики ног.

Рисунок 5.1. Различные типы кинематики ног: а – ортогональная; б – «лошадиная»; в – инсектоморфная; г – телескопическая.

Тип кинематики ног в данной работе выбран инсектоморфный (рис. 5.1,в).

Рисунок 5.2 Инсектоморфная конечность.

Кинематическая схема инсектоморфной конечности имеет вид, как на (рис. 4.2). В состав конечности входят: 3 звена, и 3 сервопривода, соединяющие звенья и передающие им вращательное движение. Степень подвижности полученного механизма по формуле А.П. Малышева составляет:

(1),

где n – число звеньев механизма, – класс кинематической пары.

В данном случае все звенья механизма имеют 5-й класс пары и всего в механизме участвуют 3 звена. Таким образом, подставляя исходные данные в формулу (1) рассчитаем степень свободы механизма:

По расчету получилось, что конечности имеет 3 степени подвижности.

Была рассмотрена кинематическая схема шестиногой машины. Машина состоит из платформы, по периметру корой равномерно распределены шесть ног. Каждая нога имеет два сустава. Коленный сустав имеет одну степень подвижности – сгибается в вертикальном направлении. Бедренный сустав имеет две степени подвижности – вертикальную и горизонтальную.

На рис. 5.3 представлен корпуса робота.

Рисунок 5.3 Корпус робота.