Исследование динамики мобильного робота для перемещения по вертикальным поверхностям

Дышенко, Вячеслав Сергеевич

Исследование динамики мобильного робота для перемещения по вертикальным поверхностям тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Дышенко, Вячеслав Сергеевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Курск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Исследование динамики мобильного робота для перемещения по вертикальным поверхностям»

Автореферат диссертации на тему "Исследование динамики мобильного робота для перемещения по вертикальным поверхностям"

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МОБИЛЬНОГО РОБОТА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ВЕРТИКАЛЬНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ

Специальность 01.02.06 — Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Курск 2006

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Курский государственный технический университет» на кафедре «Теоретическая механика и мехатроника»

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических

наук, профессор Яцун Сергей Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Головин Александр Александрович

кандидат физико-математических наук, доцент Соколов Владимир Сергеевич

Ведущая организация: Орловский государственный

технический университет

Защита состоится 21 декабря 2006 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.105.01 Курского государственного технического университета по адресу: 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, д.94

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Курского государственного технического университета.

Автореферат разослан « 20 » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

О.Г. Локтионова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В последние годы происходит роботизация буквально всех сфер человеческой деятельности. Диапазон применения робототехники чрезвычайно широк: роботы вытесняют человека на производстве; роботы используются при исследованиях космического пространства и океанских глубин; с помощью роботов проводятся сложнейшие хирургические операции на мозге и сердце; военная техника становится все умней и самостоятельней.

Процесс роботизации затронул и такую специфическую область как обеспечение общественной безопасности: вот уже более 20 лет в арсенале спецслужб находятся мобильные роботы и робототехнические комплексы.

Робот призван заменить человека в случаях, когда выполнение задачи находится за пределами человеческих возможностей либо сопряжено с чрезмерной угрозой здоровью и жизни человека, а также при недостатке профессионально подготовленного персонала для выполнения трудоемких и циклически повторяющихся задач.

В настоящее время разработан и серийно изготавливается ряд робототехниче-ских устройств с дистанционным управлением, предназначенных для: контроля утечек из газовых резервуаров большой емкости; ультразвукового контроля сварочных швов корпусов судов, стенок газовых и нефтяных резервуаров; пескоструйной очистки корпусов кораблей и стенок судовых танков; диагностики состояния стен высотных зданий, мойки стекол и стен; контроля поверхности стен строений и стенок емкостей для хранения жидких ядерных отходов; обмывки стен шахт ядерных реакторов.

Дальнейшее совершенствование таких конструкций требует созданий теории и методов проектирования основанных на изучении объектов исследования. В связи с этим тема диссертационной работы, посвященная исследованию динамики и повышению эффективности использования роботов вертикального перемещения при проведении специальных операций представляется актуальной, имеющей важное значение.

Объектом исследования данной работы являются механизмы вертикального перемещения способные перемещаться и выполнять, технологические и инспекционные операции на поверхностях с углом наклона к горизонту от 0 до 90 градусов, преодолевать препятствия расположенные на этих поверхностях, находящихся в агрессивных средах, недоступных или трудно доступных для человека, где нахождение человека является не безопасным.

Целью работы является определение рабочей области робота; исследование динамики и повышение эффективности использования мобильного робота, за счет применения параллельных структур.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. провести выбор компоновки, конструкции робота, источника питания и системы приводов;

2. разработать принципиальную схему системы управления;

3. составить уравнения кинематики, позволяющие решать прямую и обратную задачи кинематики;

4. построить рабочую область робота;

5. произвести математическое описание динамики движения одного модуля робота;

6. создать экспериментальный образец транспортной системы робота;

7. построить алгоритмы управления;

8. выбрать рациональную конструкцию транспортной системы и алгоритмов управления;

9. изготовить мобильный робот вертикального перемещения с заданными техническими характеристиками;

Методы исследования. В данной работе используется метод последовательного формирования систем координат звеньев, с использованием матриц однородных преобразований 4x4. Он применим для многозвенных роботов с параллельными и перпендикулярными осями соседних шарниров, обеспечивает высокую вычислительную эффективность. В основу научных исследований данной диссертационной работы положены методы математического и компьютерного моделирования, а так же методы статистической обработки информации при анализе экспериментальных данных..

Научная новизна и положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель динамики движения робота, включающая полное описание механической и электрической подсистем, позволяющая моделировать процесс движения ряда однотипных конструкций на основе обобщенной и расширенной модели.

2. Закономерности поведения системы в процессе эксплуатации при варьировании некоторых входных данных: производительность вакуумной станции, коэффициент трения, угловые и линейные ускорения исполнительных органов; позволяющие выбрать рациональные режимы работы.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований динамики мобильного робота и САУ.

Достоверность научных положений обеспечивается корректностью постановки задачи, обоснованностью используемых теоретических зависимостей и принятых допущений, применением известных математических методов; подтверждается качественным и количественным согласованием результатов, теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как автором, так и другими исследователями.

Практическая ценность. На основе проведенных исследований создана эффективная конструкция транспортной части мобильного робота с системой автоматического управления. Получено свидетельство на полезную модель. Создан экспериментальный образец робототехнического комплекса.

Личный вклад автора:

- составлены уравнения кинематики мобильного робота и определена рабочая область;

- разработана математическая модель динамики движения мобильного робота с системой автоматического управления;

- разработан программный пакет для управления перемещением робота;

- разработан экспериментальный образец робототехнического комплекса, включающий транспортную часть робота, блок управления, вакуумную станцию, комплекс датчиков и персональную ЭВМ, позволивший подтвердить результаты численного исследования и выработать технические требования по изготовлению и эксплуатации разработанного робототехнического комплекса.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: вузовских научных конференциях студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (г, Курск, 2003); V Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (г. Курск 2003г.); международной конференции, Climbing and walking robots, CLAWAR 2003 (Cathania, Italy, 2003 г.), Ill международной научно-технической конференции "Современные инструментальные системы, информационные технологии и ииновации"(г. Курск, 2005).

Публикации. По материалам диссертации имеется 8 публикаций, в том числе 6 статей в научных сборниках, свидетельство на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений, списка литературы из 93 наименований и содержит 124 страницы основного текста, 51 рисунок, 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость.

В первой главе дается анализ состояния проблемы. Приведена классификация мобильных роботов и рассмотрены различные конструкции мобильных устройств вертикального перемещения. Сделан вывод о перспективности применения мобильных роботов для перемещения по поверхностям расположенным под углом к горизонту и выполнения ими технологических задач в данных условиях.

Проведен обзор и представлена информация о существующих конструкциях мобильных роботов, выявлены достоинства и недостатки механизмов, а так же предложены изменения конструкции для увеличения круга задач решаемых с применением мобильных малогабаритных роботов.

Проведенный обзор и анализ конструкций показал, что существующие разработки в данной области решают задачи передвижения мобильных роботов (MP) в одной плоскости или между поверхностями расположенными под углами порядка 10-15 градусов. Такие технические ограничения существенно снижают круг технологических задач решаемых с помощью мобильных роботов.

Для обеспечения большей универсальности разработанного MP предложена двухмодульная конструкция транспортной части робототехнического комплекса, обеспечивающая возможность перехода между поверхностями. В качестве захватных устройств (ЗУ) предложены вакуумные ЗУ, как наиболее пригодные для перемещения по поверхностям выполненным из различных материалов. Существенное ограничение на использование вакуумных ЗУ накладывает шероховатость и пористость поверхностей.

Проведен обзор существующих конструкций многозвенных мобильных роботов перемещающихся по поверхностям за счет силы трения корпуса механизма о поверхность (змеевидные мобильные роботы). Выполнен анализ источников энергии применяемых в различных мобильных устройствах.

Во второй главе дается обзор методов описания кинематики и динамики многозвенных роботов. Внимание уделяется анализу вычислительной эффективности рассматриваемых алгоритмов и их способности решать необходимую при моделировании многозвенных роботов прямую задачу динамики (определение движения робота по действующим на него внешним моментам и силам).

Приводится формализация метода последовательного формирования систем координат звеньев робота для описания его кинематики. Для расчета кинематических и динамических величин используются матрицы преобразования координат и вектора относительных перемещений. Представлено формирование уравнений кинематики, позволяющие решать прямую и обратную задачи кинематики.

Рис. 1. Система координат двухсекционного робота

Координаты ХО, У О и угол <30 характеризуют начальное положение первого модуля относительно абсолютной системы координат (см. рис. 1). Угол 62 описывает поворот второго модуля относительно оси 7Л, ось первого поворота смещена относительно положения первой поперечной рамы на величину г1. Положение следующей системы координат получено смещением на величину г2 по оси Х2 и поворотом на угол <р) относительно оси У2. Координаты второй поперечной рамы, как конечной точки многозвенного механизма, получены смещением на величину гЗ по оси ХЗ. Результирующая матрица однородных преобразований имеет следующий вид:

'с<к(ео) -эт(ео) О хо"

Т := Ч

зт(ео) О

соб (оо) О уО О 1 о

О О 1 / V

соэСог) —5111(02) О г1

5т(б2)

О О

соб (ег) о о о 1 о о о 1

соз(<|в) О ят((|з) соз(фз) гЗ + г2"

О 1 О -5т(ф?) О соя(фз)

ООО

-5т(фз)-гЗ

О)

Данная матрица позволяет решить как прямую задачу кинематики: определение положения конечной точки робота в пространстве, так и обратную: по положению поперечной рамы второго модуля определяются углы поворотов в сочленениях и смещения.

Решение данной матрицы относительно 02, грЪ и гЗ позволяет построить рабочую область робота при закрепленном первом модуле (рис. 2).

Рис. 2. Рабочая область робота

Представлен метод составления уравнений динамики робота в форме уравнения Лагранжа II рода. Для замыкания системы уравнений динамики необходимо получить выражения для обобщенных моментов в шарнирах. Они определяются типами и параметрами двигателей, механических передач (редукторов), а также особенностями системы управления робота. Рассмотрены электромеханические привода общего вида с двигателями постоянного тока, обратимыми зубчатыми редукторами.

Получены уравнения динамики робота с перпендикулярными осями, соседних шарниров. При их выводе использовалось описание кинематики с помощью матриц поворотов и векторов переноса и уравнения Лагранжа II рода:

/ \

А л

Ж .

дЬ 8Я/с

тк

(2)

где Ь = (Т - П) - функция Лагранжа, Т и П - кинетическая и потенциальная энергия манипулятора; тк - момент обобщенных сил в к-ом шарнире, обусловленный работой привода и воздействием внешних нагрузок, - обобщенные координаты.

Чтобы воспользоваться уравнениями Лагранжа, необходимо вычислить кинетическую и потенциальную энергию манипулятора.

Для вычисления кинетической энергии воспользуемся формулой:

Т=£ Ть , (3)

<=1

где Т , - кинетическая энергия ¡-ого звена манипулятора; сГГ\ - кинетическая энергия элемента массы с1т, ¡-ого звена:

<1Т, = 1/2 Ч2 с1т, = 1/2 (V; .V, ) йт, , (4)

Определим потенциальную энергию робота как сумму потенциальных энергий его звеньев:

П= 2 П» 1=1

Произведя преобразования и перегруппировав компоненты в формулах для определения кинетической и потенциальной энергий можно получить уравнения динамики в виде:

или в матричной форме:

(б)

(7)

симметричная, положительно определенная матрица инерции

манипулятора, вектор кориолисовых и центробежных сил, р - вектор

гравитационных сил.

Для упрощения расчетной схемы рассматривается динамика движения первого модуля, как основания многозвенного робота, а затем связывается с центром масс первого модуля второй модуль.

Рис. 3. Различные конструкции транспортных модулей

На рис. 3 а и 3 б рамы соединены подвижным соединением, позволяющем осуществлять прямолинейное перемещение и вращение. На рис. 3 в поперечная рама выполнена в виде двух независимых частей, позволяющих осуществлять только прямолинейное перемещение и за счет использования направляющих специальной конструкции в расчетной схеме отсутствует сила трения захватных устройств поперечной рамы о поверхность. Сила трения в соединительных шарнирах не учитывалась.

Основные конструктивные, а также некоторые кинематические параметры

Рис.4. Конструктивные параметры робота

Для установления взаимосвязей между силами, действующими в приводе, и кинематическими характеристиками движения ползающего робота запишем обобщенные уравнение динамики для различных конструкций одного модуля, которое имеет следующий вид:

<2^ = апЛап

= 'апЛап

' ^ г _а-ы%{д>уъ С* 44> "Л)" »/А >4«

_____ _ _.

с+^+а-зт^),) сл ■ - -С,)- ^(а,)

где - масса, координата центра масс, угловое перемещение рамы,

ст1>-"х1 - коэффициент упругости и сопротивления при поступательном движении рамы, - момент инерции и коэффициент сопротивления при вращательном движении рамы,

£„ - максимальная и минимальная длина приводов, К, (/), Т7! (О - усилия воздействия от приводов. Для замыкания системы уравнений (8) необходимо получить выражения для обобщенных моментов в шарнирах. Баланс моментов для него имеет вид:

\(1пЧ1+с11гд2 + ... + <11пчп+к1+р1=т1 (9)

В этих уравнениях Jfв и - момент инерции якоря двигателя и развиваемый двигателем электромагнитный момент, приведенные к выходу редуктора: Jfв=

/аг,- , где к1 - передаточное число редуктора, равное отношению угловых скоростей звена и двигателя, с^ - коэффициент пропорциональности момента, -ток в двигателе. Коэффициенты матрицы инерции манипулятора а, компоненты вектора кориолисовых и центробежных сил А(- , и гравитационных сил . Уравнения для двигателя постоянного тока имеют вид:

и) =/, Щ +cfo)i /дг,- +ЦсИ, /А (10)

где и. - соответственно напряжете, сопротивление и индуктивность в обмотках

двигателя; с? - коэффициент противо-э.д.с., а = ч . . Кроме того, для скоростной следящей системы:

и, -а, )/*-,(И)

^ ПР

где со I - программная скорость 1-ого звена.

В третьей главе приведены результаты расчета электрической и механической подсистемы установки. В результате расчета электрической и механической подсистем были получены временные зависимости основных динамических характеристик

транспортной части: ускорения, скорости и перемещения. Расчет динамических параметров транспортной части производился методом Рунге-Кута в среде МаШсас!.

Разработанная программа позволила исследовать динамику движения транспортной части мобильного робота и построить графики зависимостей скоростей и ускорений от времени (рис. 5).

Рис. 5. Теоретически рассчитанная скорость и перемещения ноги робота в горизонтальном направлении

Так же приводится описание экспериментальной установки, описана методика испытаний и приведены результаты исследования динамики рассматриваемой модели. Для решения поставленной задачи был спроектирован и изготовлен экспериментальный комплекс, позволяющий измерить значения ускорений, возникающих при движении транспортной части.

Данный экспериментальный комплекс состоял из ПЭВМ с интегрированной платой АЦП/ЦАП, усилителя мощности, датчика ускорения и непосредственно самого транспортного модуля с САУ (рис.6).

Рис. 6. Внешний вид экспериментальной установки: 1- ПЭВМ; 2- плата Ь-154; 3-усилитель; 4 - датчик ускорения; 5 — транспортный модуль

Технические характеристики используемых в эксперименте приборов обеспечивают достоверность проводимых испытаний на изучаемом объекте, соответствуют требованиям технических условий на изучаемый объект и условиям его эксплуатации.

Полученные результаты представлены в виде графиков динамических параметров устройства (рис. 7). Приведен анализ полученных результатов.

Рис. 7. Экспериментальные значения скорости и перемещения ноги робота в горизонтальном направлении

Проведенные исследования позволили сделать вывод об адекватности экспериментального комплекса математической модели, что подтверждает правильность расчетов основных динамических параметров конструкции транспортной системы и САУ.

В ходе проведения эксперимента были определены максимальные силы инерции, возникающие при движении робота и произведен расчет давления в вакуумных захватных устройствах с учетом динамических нагрузок.

В четвертой главе приводится описание конструкции транспортной части и робо-тотехнического комплекса в целом, в котором использованы результаты данных исследований. Так же приведено описание способов перехода робота с одной поверхности на другую и сделаны выводы по требованиям, которым должна удовлетворять поверхность

Прямолинейное движение робота может быть получено различными способами. Робот позволяет имитировать простейшие движения "червя", "гусеницы" и "саламандры". Тип движения робота зависит от окружающей среды и должен выбираться с позиции надежного закрепления робота на поверхности перемещения (по вертикальным поверхностям и потолку) и достижения максимальной скорости.

Поперечная рама имеет возможность перемещаться относительно продольной рамы. Это движение обеспечивают два независимых привода продольного перемещения, состоящих из мотор-редуктора и передачи винт-гайка. Такая комбинация приводов позволяет роботу двигаться прямолинейно, поворачивать, преодолевать ступенчатые барьеры и производить переход между поверхностями.

Простейшее движение "червя" создается при циклическом сжатии и растяжении отдельных звеньев его тела вдоль направления движения. Реализация такого движения роботом представлена на рис. 9. Робот производит ряд циклических движений:

• Закрепление продольных рам на поверхности,

• Перемещение поперечных рам вдоль направления движения,

• Закрепление всех захватных устройств на поверхности,

• Удаления вакуума из захватных устройств, расположенных на продольной раме,

• Перемещение продольной рамы вдоль направления перемещения и ее закрепление на поверхности.

Поворот робота на определенный угол может осуществляться вдоль оси X и оси У (рис. 8).

Рис. 8. Имитация движения робота типа "червь" и поворот робота вправо I! - перемещение при первом шаге, 12 - перемещение при втором шаге, • - захватное устройство закреплено на поверхности; О - захватное устройство вне контакта с поверхностью

Робот также предоставляет возможность реализовать такой вид перемещения, как движение "саламандры" (рис.

о——о

о——о ^

Рис. 9. Моделирование движения робота типа "саламандра"

// - перемещение при первом шаге, 12 - перемещение при втором шаге, * - захватное устройство закреплено на поверхности, ® - захватное устройство вне контакта с поверхностью

Условия эксплуатации робототехнических комплексов, предназначенных для выполнения технологических операций на поверхностях отличных от горизонтальных, подразумевают возможность перехода в месте стыка двух поверхностей, расположенных под определенным углом.

Далее будем считать, что робот находиться на плоской поверхности В и ему необходимо перейти на другую плоскую поверхность А расположенную под углом р к поверхности В.

При перемещении робота на каждом шаге осуществляется контроль расстояния до поверхности А, датчиком расположенным на первом модуле механизма в горизонтальной плоскости, см. рис. 10 а. Если контролируемое расстояние становится необходимым для подъема первого модуля, то происходит остановка робота вблизи поверхности. Затем осуществляется подъем первого модуля вверх, см. рис. 10 б.

Для установления первой платформы робота параллельно плоскости А используется информация поступающая с трех датчиков расстояния, расположенных на захватных устройствах поперечной рамы и на переднем захватном устройстве продольной рамы первого модуля. При последующем перемещении робота происходит контроль показаний с этих датчиков и корректировка положения первого модуля в про-

странстве до достижения равных показаний датчиков, что обеспечивает параллельность плоскости захватных устройств и поверхности А, см. рис. 10 в.

Затем происходит контакт первого модуля с поверхностью и его закрепления на ней с помощью захватных устройств первого модуля, см. рис. 10 г. На следующем этапе передвижение робота осуществляется при помощи первого модуля в направлении перемещения.

Рис. 10. Положения робота при перемещении к поверхности расположенной под углом к поверхности перемещения: р — угол между поверхностями

Последовательность перешагивания робота с поверхности Б на поверхность А расположенной под углом к поверхности перемещения осуществляется аналогично. Положения робота в процессе перехода между поверхностями расположенными под углом к направлению перемещения показан на рис.11.

Рис. 11. Положения робота при перемещении к поверхности расположенной под углом к направлению передвижения а — угол между поверхностью А и продольной осью первого модуля робота.

Исходя из анализа перемещения двухсекционного робота по плоским поверхностям и перешагивания с одной поверхности на другую расположенную под углом к первой определить следующие требования которым должна удовлетворять поверхность:

• длина поверхности перемещения не должна быть менее двух длин одного модуля робота, для обеспечения надежного контакта захватных устройств с поверхностью;

• угол наклона поверхности Р должен быть в пределах от -45° до 120° градусов относительно горизонта;

• угол "подхода" робота к поверхности а , в силу конструктивных ограничений, от 30° до 150° градусов.

Рис. 12. Внешний вид транспортной части робота

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выявлено перспективное направление в создании мобильных роботов, осуществляющих мониторинг объектов опасных для жизни человека.

2. Проведен анализ типов транспортных систем МР для перемещения по поверхностям с произвольным углом наклона к горизонту и предложены технические решения по созданию новой конструкции мобильного робота и САУ.

3. Математическая модель динамики движения робота, включающая полное описание механической и электрической подсистем, позволяющая моделировать процесс движения ряда однотипных конструкций на основе обобщенной и расширенной модели.

4. Проведен динамический анализ системы с использованием программных продуктов, выявлено существенное влияние ряда параметров на движение механизма и установлены значения основных параметров системы обеспечивающих устойчивый режим работы.

5. Разработана методика экспериментальных исследований динамических процессов, позволившая получить, на основе натурных испытаний действительную картину происходящих в системе процессов при различных режимах работы устройства.

6. Сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей перемещения, скорости и ускорения позволили сделать вывод об адекватности математической модели реальному устройству, что позволило осуществить расчет основных параметров системы.

7. Предложены технические решения, улучшающие эксплуатационные характеристики МР.

8. Разработана оригинальная конструкция транспортной системы мобильного робота, обеспечивающая высокую надежность перемещения по поверхностям. По результатам исследований получено свидетельство на полезную модель.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах: публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Яцун, С.Ф. Управление мобильными Роботами с помощью сети Интернет [Текст] / С.Ф. Яцун, Ф.К. Фрейре, B.C. Дышенко, О. А. Шадрина // Телекоммуникации, ежемесячный научно-технический информационно-аналитический и учебно-методический журнал / Москва, №3. 2005. С. 18 — 24.

статьи материалы конференций:

2. Дышенко B.C. Разработка конструкции вертикально-перемещающегося робота с техническим зрением и элементарной логикой [Текст] / B.C. Дышенко // История и перспективы развития науки, культуры, техники и экономики / Материалы VIII Российской студенческой научно-технической конференции / г. Железногорск, 2001. С. 153-155.

3. Яцун, С.Ф. Исторические аспекты возникновения мобильных "безногих" роботов [Текст]/ С.Ф. Яцун, B.C. Дышенко // Проблемы истории науки и техники: Сборник научных статей / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2003. с. 71- 82.

4. Яцун, С.Ф. Робот для перемещения по поверхностям с произвольным углом наклона [Текст] / С.Ф. Яцун, B.C. Дышенко, A.M. Алдохин // Вибрационные машины и технологии: Сб. науч. тр. / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2003. С. 95 — 98.

5. Jatsun, S.F. Two-section climbing robot [Текст] / S.F. Jatsun, I. Zaharov, Dyshenko V.S. // Climbing and Walking Robots: Proc. of the Fourth International Conference CLAWAR 2003, Cathania, Italy /, 2003. - c. 975-981.

6. Яцун, С.Ф Система управления двухсекционным роботом [Текст] / С.Ф. Яцун, B.C. Дышенко И Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации / материалы III международной научно-технической конференции В 2 ч. Ч. 1 / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2005.. С. 328 — 332.

7. Яцун, С.Ф. Двухсекционный мобильный робот для передвижения по ступенчатым поверхностям [Текст] / С.Ф. Яцун, B.C. Дышенко // Вибрационные машины и технологии: Сб. науч. тр. / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2005. С. 95 - 98.

8. Патент на полезную модель 53648 Россия, МПК7 В 01 D57/024. Шагающее транспортное средство вертикального перемещения [Текст] / С.Ф. Яцун, B.C. Дышенко; заявитель и патентообладатель Курск, гос. техн. ун-т. - № 2005113534/22, заявл. 03.05.2005; опубл. 27.01.2005, Бюл. № 15 - 1 с.

ИД N"06430 от 10.12.01 Подписано в печать 18.11.06 г. Формат 60x84 1/16. Печатных листов 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 33 8.

Курский государственный технический университет. Издательско-полиграфический центр Курского государственного Технического университета. 305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Дышенко, Вячеслав Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Исследование условий функционирования мобильных роботов

1.2. Способы перемещения ползающих роботов

1.3. Классификация мобильных роботов вертикального перемещения

1.4. Обзор аналогов

1.4.1. Типы роботов для передвижения по вертикальным поверхностям

1.4.2. Механизмы для перемещения по вертикальным поверхностям

1.5. Выбор источника энергии

1.5.1. Механические накопители энергии

1.5.2. Электрические накопители энергии 42 Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

2.1. Обзор методов описания кинематики и динамики многозвенных роботов

2.2. Составление уравнений кинематики

2.3. Составление уравнений динамики

2.4. Расчет силовых характеристик робота и его параметров

2.5. Уравнения, описывающие динамику приводов механизмов

2.6. Обоснование выбора и подхода к решению поставленной задачи

2.7. Разработка алгоритма интегрирования дифференциальных уравнений движения

2.8. Численное моделирование динамики

2.9. Анализ результатов численных исследований 86 Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МОБИЛЬНОГО РОБОТА

3.1. Разработка экспериментальной установки

3.2. Методика проведения эксперимента

3.3. Алгоритм проведения экспериментальных исследований

3.4. результаты эксперимента и их анализ

3.5. Сравнение теоретических и экспериментальных дачных 101 Выводы

4. КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСПОРТНОЙ ЧАСТИ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

4.1. Описание конструкции робота вертикального перемещения

4.2. Реализация движения робота

4.3. Способы перехода робота с одной поверхности на другую

4.4. Структурная схема САУ приводов

4.4.1. исследование устойчивости САУ

4.4.2. Оценка качества управления

Введение диссертация по механике, на тему "Исследование динамики мобильного робота для перемещения по вертикальным поверхностям"

Актуальность темы. В последние годы происходит роботизация буквально всех сфер человеческой деятельности. Диапазон применения робототехники чрезвычайно широк:

- роботы вытесняют человека на производстве;

- роботы используются при исследованиях космического пространства и океанских глубин;

- с помощью роботов проводятся сложнейшие хирургические операции на мозге и сердце;

- военная техника становится все умней и самостоятельней.

Процесс роботизации затронул и такую специфическую область как обеспечение общественной безопасности: вот уже более 20 лет в арсенале спецслужб и полицейских подразделений находятся мобильные роботы и робототехнические комплексы.

Представление о возможностях специальных робототехнических комплексов дает опыт применения роботов, перемещающихся по произвольным поверхностям.

В настоящее время разработан и серийно изготавливается ряд робототехнических устройств с дистанционным управлением, предназначенных для:

• контроля наличия утечек из газовых резервуаров большой емкости;

• ультразвукового контроля сварочных швов корпусов судов, стенок газовых и нефтяных резервуаров;

• пескоструйной очистки корпусов кораблей и стенок судовых танков;

• диагностики состояния стен высотных зданий, мойки стекол и стен;

• контроля поверхности стен строений и стенок емкостей для хранения жидких ядерных отходов;

• обмывки стен шахт ядерных реакторов.

Дальнейшее совершенствование таких конструкций требует создания теории и методов проектирования, основанных на изучении объектов исследования. В связи с этим тема диссертационной работы, посвященная исследованию динамики и повышению эффективности использования роботов вертикального перемещения при проведении специальных операций представляется актуальной, имеющей важное значение.

Объектом исследования данной работы являются механизмы вертикального перемещения способные перемещаться и выполнять, технологические и инспекционные операции на плоскостях с углом наклона к горизонту от 0 до 90 градусов, преодолевать препятствия, расположенные на этих поверхностях, находящихся в агрессивных средах, недоступных или трудно доступных для человека, где нахождение человека является не безопасным.

Целью работы является исследование динамики и повышение эффективности использования мобильного робота, за счет использования параллельных структур.

Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. проведен выбор компоновки, конструкции робота, источника питания и системы приводов;

2. разработана принципиальная схема системы управления;

3. составлены уравнения кинематики, позволяющие решать прямую и обратную задачи кинематики;

4. построена рабочая область робота;

5. выполнено математическое описание динамики движения одного модуля робота;

6. изготовлен экспериментальный образец транспортной системы робота;

7. построены алгоритмы управления;

8. выбрана рациональная конструкция транспортной системы и разработаны алгоритмы управления;

9. изготовлен мобильный робот вертикального перемещения с заданными техническими характеристиками;

Методы исследования. В данной работе используется метод последовательного формирования систем координат звеньев, с использованием матриц однородных преобразований 4x4. Он применим для многозвенных роботов с параллельными и перпендикулярными осями соседних шарниров, обеспечивает высокую вычислительную эффективность. В основу научных исследований данной диссертационной работы положены методы математического и компьютерного моделирования, а также методы статистической обработки информации при анализе экспериментальных данных.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель динамики движения робота, включающая полное описание механической и электрической подсистем, позволяющая моделировать движение целого ряда однотипных конструкций на основе обобщенной и расширенной модели.

2. Определены закономерности поведения системы в процессе эксплуатации при варьировании некоторых входных данных: производительности вакуумной станции, коэффициента трения, угловых и линейных ускорения исполнительных органов; позволяющие выбрать рациональные режимы работы.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований динамики мобильного робота и системы автоматического управления (САУ).

Достоверность научных положений обеспечивается корректностью постановки задачи, обоснованностью используемых теоретических зависимостей и принятых допущений, применением современных математических методов; подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как автором, так и другими исследователями.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: вузовских научных конференциях студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (г. Курск, 2003); V Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (г. Курск 2003г.); международной конференции, Climbing and walking robots, CLAWAR 2003 (Cathania, Italy, 2003 г.), Ill международной научно-технической конференции "Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации" (г. Курск, 2005).

Публикации. По материалам диссертации имеется 8 публикаций, в том числе 6 статей в научных сборниках и свидетельство на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 130 наименований и содержит 134 страницы основного текста, 61 рисунок и 5 таблиц.

Заключение диссертации по теме "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры"

Заключение

На основе проведенных исследований и обобщений в диссертации получены следующие научные и практические результаты:

2. Проведен анализ типов транспортных систем MP для перемещения по поверхностям с произвольным углом наклона к горизонту и предложены технические решения по созданию новой конструкции мобильного робота и САУ.

3. Создана математическая модель транспортной системы MP для комплексного анализа сложной системы.

Предложены технические решения, улучшающие эксплуатационные характеристики MP.

Разработана оригинальная конструкция транспортной системы мобильного робота, обеспечивающая высокую надежность перемещения по поверхностям. По результатам исследований получено свидетельство на полезную модель. Разработана система автоматического управления и проведен ее анализ.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Дышенко, Вячеслав Сергеевич, Курск

1. Акуленко Л.Д., Каушинис С.К., Костин Г.В. Влияние сухого фения на управление движением электромеханических систем //Техническая кибернетика. Известия Академии наук. JVL> 1. -1994. -С.65-74.

2. Александров В.В., Злочевский С.И., Лемак С.С. Введение в динамику управляемых систем / Под ред. В.В. Александрова. М.: Изд-воМГУ, 1993. 181с.

3. Арменский П.В., Фалкт Г. Б. Электрические микромшшшы: Учеб. пособие для студ. электротехн. спец. вузов. М.: Высш. шк\. I (>К5. 231 с.

4. Артоболевский И.А. Теория механизмов и машин. М: Наука. 1975.-640 с.

5. Балабан И.Ю., Коровин Г.К., Сазонов В.В., "Язык программирования правых частей уравнений движения сложных механических систем", Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, N 62,1998,22 с.

6. Белоусов И.Р., "Применение метода символьных преобразований для формирования алгоритмов параллельных вычислений в задачах кинематики и динамики роботов", Отчет ИПМ им. М.В. Келдыша РАН №5.19.93, 1993,25 с.

7. Бссекерский В.А., Ионов Е.Г1. Теория систем amowaiмческок» регулирования. М.: Наука, 1972. -768 с.

8. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры / В.И. Бойко, A.M. Г'уржип, В.Я. Жупков СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 464 с.

9. Виглеб Г. Датчики: Пер. с нем. -М.: Мир, 1989. 196 с.

10. Ю.Виттенбург Й. Динамика систем твердых тел,- М.: Мир, 1980.

11. П.Воротников С.А. Информационные устройства робототехпических систем: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. -384 с.

12. Вукобратович М., Стокич Д., Кирчански Н. Неадаптивпое и адаптивное управление манипуляционными роботами. М.: Мир, 1989.

13. Головин А.А., Костиков 10.В., Красовскип Л.Б. и др. Динамика механизмов / Под ред. Л.Л. Головина. М.: Изд-во МГТУ им. П."). Баумана, 2001.-192 с.

14. Н.Градецкий В.Г., Рачков М.Ю., Роботы вертикального перемещения, М.: Тип. Мин. Образования РФ, 1997,223 с.

15. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. для вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. М.: Высш. шк., 2004. - 790 с.

16. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1967. - 368 с.

17. Добронравов В.В., Никитин Н.Н. Курс теоретической механики: Учеб. для машиностроит. спец. вузов. М.: Высш. школа. 1983. -575 с.

18. Иванов А.А., Демидов, Д.А., Рогов А.В., Шмаков О.А., Материалы 1-й Российской конференции по проблемам управления. Мехатроника, автоматизация, управления. СПб, 2006, 149-151.

19. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. -М.: Энергоато.миздат, 1987. 200 с.

20. Коноплев В.А. Агрегативные модели механики систем твердых тел со структурой дерева. Изв. АН СССР, МТТ, N 6, 1989, с 46-54.

21. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вуиш. М.: Высш. шк., 2004. 607 с.

22. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1990. 592 с.

23. Львович АЛО. Электромеханические системы. Л.: Ичд-по ЛГУ, 1989.-308 с.

24. Малышев А.Б., Чуменко В.Н. Универсальные программы моделирования динамики манипуляционного робота. "Роботы и РТС", Иркутск, 1983,117-126.

25. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики М.: Гл. ред. физ-мат. лит., 1980. - 536 с.

26. Мехатроника, автоматизация, управление, №6, 2002 г.

27. Миловзоров В.П. Элементы информационных систем. М.: Высш. шк., 1989.- 140 с.

28. Морозов А.Г. Расчет электрических машин постоянною тка. Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. школа, 1977. - 264 с.

29. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. . М.: Ныеш. шк.1991.-430 с.

30. Накано Э. Введение в робототехнику, М.: Мир, 1988.

31. Никитин К.Д., Пономарев В.П., Смолин А.Ю., Василенко Н.В. Основы робототехники: Учебное пособие. Красноярск: Изд-во Краснояр. Ун-та, 1986. - 208 с.

32. Никитин К.Д., Пономарев В.П., Смолин А.Ю., Василенко Н.В. Основы робототехники: Учебное пособие. Красноярск: Изд-во Краснояр. Ун-та, 1986. - 208 с.

33. Погорелов Д.Ю., Алгоритмы синтеза и численного интегрирования уравнений движения систем тел с большим числом степеней свободы", VIII Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике, Пермь, 2001, с. 490.

34. Подураев 10.В. Основы мехатропики. Учеб. пособие.- М.: УНТУ «СТАНКИН», 2000.-80 с.

35. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1989, - 304 с.

36. Попов Е.П. Управление роботами-манипуляторами. Изв.АН СССР, Техн. киберн., 1974, N 6, с.51-56.

37. Попов Е.П., Верещагин А.Ф., Зенкевич C.JI. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы,- М.: Наука, 1980.

38. Прокунцев А.Ф., Юмаев P.M. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин. М.: Машиностроение, 1992.-288 с.39.Радио, №9,2003 г.

39. Рачков М. Ю., д-р техн. наук, проф., Московский государственный индустриальный университет, Робот вертикального перемещения по сложным поверхностям, Мехатроника, автоматизация, управление, №6,2002.

40. Румшиский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента М.: Наука, 1971. - 192 с.

41. Самарский А.А. Введение в численные методы: Учеб. пособие для вузов М.: Наука, 1987.-288 с.

42. Самарский А.А. Теория разностных схем.- М.: Наука, 1977.

43. Симин С.Х., Миркин М.С. Кругловязальные машины для полурегулярных изделий. М., 1969. - 426 с.

44. Смелягин А.И. Синтез и исследование машин и механизмов с электромагнитным приводом. Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1991. - 248 с.

45. Советов Б.Я., Стах. В.М. Построение адаптивных систем передачи информации для автоматизированного управления. Л.: Э пер го из дат. Лснингр. отд-ние, 1982. 120 с.

46. Справочник по автоматизированному электроприводу / Пол ред. В.А. Елисеева и А.В. Шиияпского. М.: Опергоатошпда!, 1983. 616 с.

47. Справочник по промышленной робототехнике.- М.: Машиностроение, 1990.

48. Тимофеев Л. В. Построение адаптивных систем управления программным движением, JI.: Энергия, 1080 - 88 с.

49. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов -электрических Maiиин. ~ М.: Энергоатом издат, 1986. 200 с.

50. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обра шоп связью. М: Лаборатория Базовых Знаний. 2001. - 616 с,

51. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2 т. Т.1. Основные положения и общие методы: Пер. с англ. М.: Мир, 1991.-504 с.

52. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2т. Т.2. Методы расчёта различных течений: Пер. с англ. М.: Мир, 1991.-552 с.

53. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника.- М.: Мир, 1989.

54. Хайруллнн И.Х. Электромагнитные расчеты в электрических машинах: Учеб. пособие. Уфа: Изд-во Уфимского авиационного института, 1998. - 72 с.

55. Цытович Л.И. Элементы аналоговой и цифровой электроники в автоматизированном электроприводе: Учеб. для вузов. Челябинск: Изд-во Южно-Уральского государственного университета, 2001. -480 с.

56. Шахинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. -527 е.,ил.

57. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир. 1 с>72. 381с.59.111телтннг Г.Д., Байссс Лхим. Электрические м и кро машины. л 1.; Энергоатомиздат, 1991.--225 с.

58. Щукин А.И. Автоматическое управление электроприводами. М.; JI.: Изд-во «Энергия», 1964. - 488 с.

59. Яцун С.Ф., Дышенко В.С, Робот для перемещения по поверхностям с произвольным углом наклона, Курский государственныйтехнический университет, 2004.

60. Яцун С.Ф., Томакова И.А. Исследование вязального механизма с индивидуальным электромагнитным приводом игл // Известия Курского государственного технического университета. 2004. -№2(13). - С.12-15.63.1998. IEEE Robotics & Autom. Soc.

61. Armada M., Gonzales De Santos P., Jimenez M.A. (1999) Evolutijn and perspectives of climbing and walkign robot at the industrial automation institute. Proceeding of the second international conference Clawar 99, Portsmounth, UK, pp 533-544

62. Armstrong W.W. Recursive solution to the equations of motion of an n-link manipulator. Proc of the 5th World Congress on Theory of Mach. and Mech, Montreal, 1979, c. 1343-1346.

63. Balafoutis C, Patel R., Misra P. Efficient modeling and computation of ' manipulator dynamics using orthogonal cartesian tensors. IEEE J. of

64. Rob. and Autom., 4, N 6, c.665-676.

65. Castelain J.M, Bernier D. A new program based on the hipercomplex theory for automatic generation of the direct differential model of robot manipulators . Mech. mach. theory, vol. 25, N 1, 1990, c.69-83.

66. Dapper, R. Maafl, V. Zahn, R. Eckmiller, Neural Force Control (NFC) Applied to Industrial Manipulators in Interaction with Moving Rigid Objects, Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Robotics & Automation, Leuven, Belgium, May 1998.

67. Denavit J, Hartenberg R.S. A kinematic notation for lower-pair mechanisms based on matrices., J. Appl. Mech., 77, 1955, c.215-221.

68. Derriche О. and Kouiss К., A Cleaning robot for spherical buildings. CLAWAR 2002, pp. 993-1001 Paris.

69. Emami M., Goldenberg A., Turksen I., Fuzzy-Logic Dynamics Modeling of Robot Manipulators, Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Robotics & Automation, Leuven, Belgium, May 1998.

70. Featherstone R., Orin D., Robot Dynamics: Equations and Algorithms, Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Robotics & Automation, San Francisco, CA, April 2000.

71. Fernandez R, Akinfiev T, Armada M, Control algorithms for an underwater climbing robot. CLAWAR 2002, pp. 985-992 Paris.

72. Fijany, I. Sharf and G. M. T. D'Eleuterio, "Parallel O(logN) Algorithms for Computation of Manipulator Forward Dynamics," IEEE Trans. Robotics & Automation, vol. 11, no. 3, pp. 389-400, June 1995.

73. Goldberg K., "Mercury Project: A feasibility study for internet robots," IEEE Robotics and Automation Magazine, vol. 7, no. 1, pp. 35-40, 2000.

74. Hillenbrand, K. Berns, The Force Controlled Propulsion And Adhesion System For A Climbing Robot, CLAWAR 2006, pp. 158-161, Belgium.

75. Hirose S., Kawabe K., (1998) Cailing walk of quadruped wall climbing robot NINJA-II. Int Proceeding of the first international conference Clawar 98. brussele pp 143-147.

76. Hirose, S., Biologically Inspired Robots: Snake-like Locomotors and Manipu-lators, Oxford niversity Press, 1993, ISBN 0 19 856261 6. (translation of 1987 Japanese edition)

77. Hirzinger G., Brunner В., Dietrich J., and Heindl J., Sensor-based space robotics—ROTEX and its telerobotic features, IEEE Trans. On Robot, and Automat., vol. 9, no. 5, pp. 649-663, 1993.

78. Huston R.L. The use of Kane's metod in the modeling and simulation of robotic systems. Proc. IMACS Symp. Syst. Modeling and Simul., Cetraro, 18-21 sept, 1988.

79. Hwang К, Dongmok К, Hojoon Y, Kyouhee L, Kunchan S, Doyoung С and Jongwon K, A wall climbing robot with vacuum caterpillar wheel system operated by mechanical valve, CLAWAR 2006, pp. 28-33, Belgium.

80. Jain, G. Rodriguez, Computational Robot Dynamics Using Spatial Operators, Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Robotics & Automation, San Francisco, CA, April 2000.

81. Jatsun S, Safarov J., Dynamics of vibrating engine for walking robots. CLAWAR 2000, 529-534 Madrid.

82. Jatsun S, Safarov J, Vorontsov R, Dynamics of robot with vibrating engine . CLAWAR 2001 Karlsruhe, German

83. Jatsun S, Safarov J., Dynamics of vibrating engine for walking robots. CLAWAR 2000, pp. 529-534 Madrid.

84. Jatsun S., Zaharov I., Interaction of climbing robot with obstacles CLAWAR 2002 Paris 979-984.

85. Jatsun, S.F., Zaharov I., Dyshenko V.S. Two-section climbing robot, CLAWAR 2003 2003, pp. 975-981, Cathania Italy.

86. Jianzhong S., Tariq P. Sattar, Shuwo C., Bryan В., Design of a Climbing Robot for Inspecting Aircraft Wings and Fuselage, CLAWAR 2006, pp. 552-557, Belgium.

87. Ju M.S., Mansor J.M. Comparision of methods for developing the dynamics of rigid body systems. Int. J. Rob. Res., N6, 1989, c.19-27.

88. Jung S., Yim S. В., Hsia Т. C., Experimental Studies of Neural Network Impedance Force Control for Robot Manipulators, Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation, Seoul, Korea, May 2001.

89. Kahn M.E., Roth B. The near-minimum-time control of open -loop articulated kinematic chains, ASME J. of Dynam Syst, Measur.and Countr, vol.93, 1971, c.164-172.

90. Kane Т., Dynamics, New York, Holt, Rihehart and Wiston, 1968.

91. Kevin Dowling, Limbless Locomotion: Learning to Crawl, The Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA 15213, 1997.

92. Kevin J. Dowling Limbless Locomotion: Learning to Crawl with a Snake Robot. December 1997. p. 150.

93. Kozlowski K, Dutkiewicz P, Lawniczak M, Michalski M and Michalek M, Measurement and control system of the climbing robot SAFARI, CLAWAR 2002, pp. 1003-1012 Paris.

94. Lathrop L.H. Parallelism in manipulator dynamics. Int. J. Rob. Res., vol.4, No 2, 1985, c.80-102.

95. Lawniczak M., Michalski M. and Michalek M., Measurement and control system of the climbing robot SAFARI, CLAWAR 2002, pp. 1003-1012 Paris.

96. Lee C.S.G., Lee B.H., Nigam R. Development of generalized d'Alambert Equation of motion for mechanical manipulators, Proc 2nd conf. Decision and Control, San Antonio, 1983, c. 1205-1210

97. Li C.G. A new method for dynamic analysis of robot manipulators . IEEE Trans, on Syst., Man and Cybern., 1988, 18, N 1, c. 105-114.

98. Longo D., Muscato G. Desing of a climbing robot for wall exploration a neural network approach for pressure control onboard the Alicia II prototype. Proceeding of the fifth international conference CLAWAR 2002, Portsmounth, UK, pp 1021-1027.

99. Mahil S. On the application of Lagrange's method to the description of dynamic systems. IEEE Trans, on SMC, vol SMC-12, N 6, 1982.

100. Mladenova С. Mathematical modeling and control of manipulator systems. Int. J. Robotics and computer-integrated manufacturing, vol. 8, N4,1991, с 233-242.

101. Munasinghe S. R. and Nakamura M., Teleoperation of welfare robotic systems by motion planning considering assigned velocity and acceleration limit, Intl. Journal of Human-Friendly Welfare Robotic Systems, vol. 3, no. 2, pp. 23-31, 2002.

102. NEC Corporation, "Orochi 12DOF Snake Like Robot," Press Release, NEC Corp. Melville, NY. Jan, 1996, 6 pp. Orochi was also featured in advertisements and several short mentions in popular magazines.

103. Neckes P. G. and Long M. K., "Local-remote telerobotics for underwater vehicles," Proc. Symp. On Autonomous Underwater Vehicle Technology, pp. 11-15, 1992.

104. Nilsson, M. and Ojala, J.: "Self-awareness" in Reinforcement Learning of Snake-like Robot Locomotion. In Proc. IASTED 95: Robotics and Manufacturing. Cancun, Mexico. June 12-14, 1995. p 244247.

105. Nilsson, M.: Why Snake Robots Need Torsion-free Joints and How to Design them. In Proc. IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA'98). Leuven, Belgium. May 16-21, 1998. p. 412-417.

106. Paul R. Manipulator cartesian path control. IEEE Trans, on SMC-9, Febr, 1979, c.702-711.

107. Rachkov M, Climbing robots for porous and rough surfaces. CLAWAR 2002, pp. 1013-1020 Paris.

108. Rodriguez G., Jain A. and Kreutz-Delgado K., "A Spatial Operator Algebra for Manipulator Modelling and Control," Int. J. Robotics Research, vol. 10, no. 4, pp. 371-381,1991.

109. Rovetta. R. Sala, W. Xia, and A. Togno, "Remote control in telerobotic surgery," IEEE Trans, on Syst., Man and Cyber. Part A, vol.26, no. 4, pp. 438-444, 1996.

110. Sheridan Т. В., Telerobotics, Automation and Human Supervisory Control. The MIT Press, 1992.

111. Thomas B. Sheridan. Space teleoperation through time delay: review and prognosis. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 9(5):592-606, October 1993.

112. Thomas M, Tesar D. Dynamic modeling of serial manipulator arms. Trans, of ASME, vol. 104, Sept, 1982,c.218-228.

113. Tohru M., Hidenori I., Ryu S. and Shunichi Y., Development of Small-size Window Cleaning Robot by Wall Climbing Mechanism, CLAWAR 2006, pp. 624-629, Belgium.

114. Uicer J.J. Dynamic force analysis of spatial linkages, ASME J. of appl. mech., June, 1967, c.418-424.

115. Vukobratovic M, Kircanski N, Real-time dynamics of manipulation robots, Springer-Verlag, 1985.

116. Vukobratovic M., Stepanenko Y. Mathematical model of general anthropomorphic systems. Math Biosciences, Vol.17, 1973, c. 191-242.

117. Walker M.W., Orin D.E. Efficient dynamic computer simulation of robotic mechanisms. ASME J. of Dyn. Syst.,Meas. and Contr., vol. 104, Sept. 1982, c.205-211.

118. Wang L.T., Ravani B. Recursive computations of kinematic and dynamic equations for mechanical manipulators. IEEE J. of Rob. and Autom., vol. RA-1, N 3, Sept. 1985, c.124-131.

119. Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

120. Яцун, С.Ф. Исторические аспекты возникновения мобильных "безногих" роботов Текст./ С.Ф. Яцун, B.C. Дышенко // Проблемы истории науки и техники: Сборник научных статей / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2003. с. 71- 82.

121. Яцун, С.Ф. Робот для перемещения по поверхностям с произвольным углом наклона Текст. / С.Ф. Яцун, B.C. Дышенко,

122. A.M. Алдохин // Вибрационные машины и технологии: Сб. науч. тр. / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2003. С. 95 98.

123. Jatsun, S.F. Two-section climbing robot Текст. / S.F. Jatsun, I. Zaharov, Dyshenko V.S. // Climbing and Walking Robots: Proc. of the Fourth International Conference CLAWAR 2003, Cathania, Italy / , 2003.-c. 975-981.

124. Яцун, С.Ф. Двухсекционный мобильный робот для передвижения по ступенчатым поверхностям Текст. / С.Ф. Яцун,

125. B.C. Дышенко // Вибрационные машины и технологии: Сб. науч. тр. / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2005. С. 95 98.

126. Копии патентов на полезную модель1. Л л /.'/<•у ,(,<•> is г1. ФШЖМЗКШ ШЩРАЩШШшшшшшш ш\ 7 ^я