Разработка научных основ проектирования и оптимального управления мобильными роботами с шагающими движителями с гибкими звеньями

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-01589

НазваниеРазработка научных основ проектирования и оптимального управления мобильными роботами с шагающими движителями с гибкими звеньями

Руководитель Шаронов Николай Геннадьевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" , Волгоградская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-107 - Мехатроника и робототехника

Ключевые слова мобильный робот, трос, движитель, управление движением, подводный робот, тросовые роботы, шагающие движители, критерий оптимальности

Код ГРНТИ55.30.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Движители мобильных роботов, в связи с особенностями их применения в экстремальных условиях различных опорных поверхностей и сред, имеют различные конструкции. Для перемещения под водой в придонной области рассматривается использование движителей с гибкими звеньями (тросами), взаимодействующих с неподвижным грунтом посредством опор, положение которых изменяется дискретно за счет их управляемого переноса в новое положение. Применение такого типа движителей, например, позволяет осуществлять непрерывное перемещение под водой платформы с небольшой положительной плавучестью. Рассматриваемые в проекте типы движителей характеризуются дискретностью взаимодействия с опорной поверхностью. В связи с этим, актуальность и научная значимость состоит в установлении общих и специфических закономерностей движения, оптимального управления движением в зависимости от структуры и параметров, а также свойств окружающей среды. Одновременно актуальной является задача оптимизации структуры и параметров как движителей, так и в целом мобильного робота, в том числе с произвольным числом движителей. В проекте решаются модельные задачи, разрабатывается обобщенная модель пространственного движения, планируется проведение исследований методов управления на лабораторном макете мобильного робота. Мобильный робот с большим количеством независимо управляемых тросовых движителей, дискретно взаимодействующих с дном, рассматривается как механическая системы с избыточным числом управляющих воздействий. Поиск законов управления приводами ведется в том числе и с учетом функциональной зависимости между усилиями в приводах движителей, как при заданном режиме движения, так и для реализации режима движения, обеспечивающего оптимальность по заданному критерию. Научная новизна заключается в установлении общих закономерностей динамики управляемого движения мобильных роботов тросовыми движителями и на их основе разработкой общих методов расчета тросовых движителей, взаимодействие которых с опорной поверхностью не несет непрерывный характер. Рассматриваются такие показатели качества движения, как скорость, динамические нагрузки, энергоэффективность, маневренность, проходимость и другие, определяемые как структурой и параметрами движителей, так и свойствами окружающей среды. Практическая значимость заключается в разработке методов, которые позволяют создавать новые типы движителей для мобильных роботов, с возможностями различного практического применения, а также качественными и количественными преимуществами, по сравнению с существующими. В инженерном приложении результаты позволят разработать методику тягово-динамический расчет, что реализовано для колесных и гусеничных машин, но отсутствует для исследуемых тросовых роботов с дискретным взаимодействием движителей с опорной поверхностью.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Пеньшин И.С. Об управлении поступательным движением робота-понтона с якорно-тросовыми движителями Известия Волгоградского государственного технического университета, № 4(263), С. 43-48 (год публикации - 2022)
10.35211/1990-5297-2022-4-263-43-48

2. Пеньшин И.С., Гулевский В.В., Шаронов Н.Г. Результаты экспериментальных исследований движения мобильных подводных роботов с якорно-тросовыми и якорно-тросово-гусеничными движителями Известия Волгоградского государственного технического университета, № 9(268). – С. 66-75 (год публикации - 2022)
10.35211/1990-5297-2022-9-268-66-75

3. Ветлицын М.Ю., Ветлицыn Ю.А., Прокудин Г.Ю., Шаронов Н.Г. Accuracy Assessment of the Mechatronic Unit Control System with Flexible Links Proceedings of International Conference of Young Scientists and Students “Topical Problems of Mechanical Engineering” ToPME 2021, 2697, 070010 (год публикации - 2022)
10.1063/5.0111991

Публикации

1. Жога В.В., Шаронов Н.Г. ,Вершинина И.П. Динамическая модель подводного робота с манипуляторами Известия Волгоградского государственного технического университета, 9(280), 31-33 (год публикации - 2023)
10.35211/1990-5297-2023-9-280-31-33

2. Брискин Е.С., Платонов В.Н., Шаронов Н.Г., Устинов С.А. Об оптимальном распределении тяговых усилий в тросовых движителях мобильных роботов Мехатроника, автоматизация, управление (год публикации - 2024)

3. Ветлицын М.Ю., Шаронов Н.Г., Малолетов А.В., Николаева В.В. Разработка комплекса испытательных средств для исследования адаптивных реконфигурируемых структур Проблемы машиностроения и автоматизации (год публикации - 2023)

4. Воробьева Н.С., Гафиятуллин А.Х., Шаронов Н.Г., Малолетов А.В. PROSPECTS FOR ROBOTIZATION OF THE PROCEDURE MICROCLONAL PROPAGATION OF PLANTS Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса (год публикации - 2023)

5. Бордюгов Д.В., Брискин Е.С., Шаронов Н.Г. The Research of Motion a Mobile Robot with Variable Structure of Holonomic Liaisons AIP Conference Proceedings (год публикации - 2024)

6. Макарова Е.А., Ветлицын М.Ю., Шаронов Н.Г. Адаптивные захваты робототехнических систем Известия Волгоградского государственного технического университета, 4(275), 57-63 (год публикации - 2023)
10.35211/1990-5297-2023-4-275-57-63

7. Бордюгов Д.В., Брискин Е.С., Шаронов Н.Г. The Movement Dynamic of a Mobile Robot with Spring-Driven Movable Internal Mass Russian Journal of Nonlinear Dynamics (год публикации - 2024)

8. Бордюгов Д.В., Брискин Е.С., Шаронов Н.Г. Исследование принципов движения мобильного робота с внутренней массой, совершающей движение по окружности Известия Волгоградского государственного технического университета, 9(280), 21-26 (год публикации - 2023)
10.35211/1990-5297-2023-9-280-21-26