Мобильные роботы, способные перемещаться по стене

Для перемещения по вертикальной стене, очевидно, необходимо каким-то образом зацепляться за поверхность стены. Наиболее распространенные методы зацепления основаны на использовании различных адсорбционных механизмов. В качестве таких механизмов могут использоваться, например, вакуумные присоски, сходные по принципу действия со щупальцами осьминога. Присоски выполняются в виде опрокинутых чашечек, плотно прилегающих к поверхности стены; эффект зацепления достигается за счет создания отрицательного давления в полости чашечки в результате удаления (откачки) оттуда воздуха. Если стена и конечности выполнены из соответствующих металлов, зацепления можно добиться, используя магнитные свойства этих материалов.

Другие типы мобильных роботов специального назначения.

Мобильные роботы для перемещения по трубопроводу. Этот уникальный по своему назначению дистанционно управляемый мобильный аппарат состоит из корпуса на двух колесах и двух рук, расположенных по обеим сторонам корпуса и используемые в качестве дополнительной опоры. При движении робота внутри трубы руки раздвигаются в противоположную от колес сторону, в результате чего увеличивается сила сцепления колес со стенкой трубы и полностью исключается их проскальзывание.

Шагающие роботы.

Особый раздел робототехники составляют шагающие системы передвижения и основанные на них транспортные машины. Они являются предметом робототехники потому, что механические ноги – педипуляторы (от латинского слова pes, pedis – нога) – наиболее близки другому основному объекту робототехники – манипуляторы. Однако значение и потенциальные области применения шагающих систем машин выходят за пределы робототехники. Способ передвижения с помощью ног (шагание, бег, прыгание), как известно, является наиболее распространенными в живой природе. Однако в технике он ещё не получил заметного применения прежде всего из-за сложности управления.

Развитие робототехники создало необходимую научно-техническую основу для реализации этого принципиально нового для техники способа передвижения и для создания нового типа транспортных машин – шагающих.

Шагающий способ представляет основной интерес для движения по заранее неподготовленной местности с препятствиями. Традиционные колесные и гусеничные транспортные машины оставляют за собой непрерывную колею, тратя на это значительно большую энергию, чем в случае передвижения шагами, когда взаимодействие с грунтом происходит только в местах упора стопы. Помимо этого шагающий способ передвижения обладает и большей проходимостью на пересеченной местности вплоть до возможности передвигаться прыжками, преодолевать препятствия и т.п. При шагающем способе меньше разрушается грунт, что, например, важно в тундре. При движении по достаточно гладким и подготовленным поверхностям этот способ уступает колесному в экономичности, скорости передвижения и простоте управления.

В задачу системы управления шагающей машины входят:

• стабилизация в процессе движения положения корпуса машины в пространстве на определенной высоте от грунта независимо от рельефа местности;
• обеспечение движения по определенному маршруту с обходом препятствий;
• связанное управление ногами, реализующее определенную походку с адаптацией к рельефу местности.

Поскольку основное назначение шагающих машин – передвижение по сильно пересеченной местности, управление ими обязательно должно быть адаптивным. В системе управления при этом выделяют обычно следующие 3 уровня управления:

• первый, нижний, уровень – управление приводами степеней подвижности ног;
• второй уровень – построение походки, т.е. координации движений ног, со стабилизацией при этом положения корпуса машины в пространстве;
• третий уровень – формирование типа походки, направления и скорости движения, исходя из заданного маршрута в целом.

Первый и второй уровни реализуются автоматически, а третий уровень осуществляется с участием человека-оператора («водителя»).

Устойчивость.

Для того чтобы какое-либо тело при движении находилось в устойчивом положении, в общем случае необходимо, чтобы оно имело опору по крайней мере в трех точках. Следовательно, чтобы шагающий аппарат был устойчивым, ему необходимы, по крайней мере, три ноги. Вместе с тем человек пользуется при ходьбе двумя ногами и обладает достаточно большой устойчивостью. Более того, при необходимости он способен перемещаться даже на одной ноге – прыжками. Однако создание мобильных роботов, способных передвигаться на двух ногах так же устойчиво, как и человек, сопряжено с огромными трудностями, и основная из них заключается как раз в разработке методов, обеспечивающих динамическую устойчивость двуногого шагающего аппарата.

5.

Поиск по сайту: