По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 62–50

Проектирование и исследование древовидного исполнительного механизма робота-птицы

Ковальчук А. К. канд. техн. наук, доцент; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, г. Москва
Каргинов Л. А. аспирант; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, г. Москва
Смородина О. А. студентка, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, г. Москва

Рассмотрены примеры роботов, предназначенных для функционирования в воздушной среде. Предложена кинематическая структура древовидного исполнительного механизма робота-птицы, для которой определены численные значения модифицированных параметров Денавита-Хартенберга для основных и вспомогательных систем координат.

Литература:

1. Гийо Агнес, Мейе ЖанАркади. Бионика. Когда наука имитирует природу. — М.: Техносфера, 2013. — 280 с.

2. Информационная брошюра FESTO. SmartBird.

3. Ковальчук А. К. Проектирование исполнительного механизма антропоморфного шагающего робота // Естественные и технические науки. — 2014. — № 2 (70). — С. 162–166.

4. Ковальчук А. К. Разработка математической модели исполнительного меха низма роботизированного манекена // Научный вестник МГТУ ГА. — 2011. — № 168 (6). — С. 103–109.

5. Ковальчук А. К. Выбор кинематической структуры и исследование древовид ного исполнительного механизма «робота-собаки» // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. — 2011. — № 8. — С. 65–73.

6. Ковальчук А. К. Выбор кинематической структуры и исследование динамики древовидного исполнительного механизма робота-краба // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. — 2013. — № 7. — С. 73–79.

7. Pupkov K. A., Kovalchuk A. K, Kulakov B. B. Usage of Biological Prototypes for Kinematical Scheme Construction of Modern Robots // Preprints of the 13th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing. — 3–5 June 2009. — Mos cow. — P. 1829–1834.

8. Ковальчук А. К. Использование биологического прототипа при проектировании древовидных исполнительных механизмов шагающих роботов. Известия высших учебных заведений // Машиностроение. — 2011. — № 9 — С. 49–56.

9. Ковальчук А. К., Каргинов Л. А., Ахметова Ф. Х., Устюжанин А. Ю., Секерин С. С., Верейкин А. А. Синтез кинематической схемы древовидного исполнительного механизма роботастегозавра с использованием фотографических изображений его биологического прототипа // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электронный журнал. — 2015. — № 5. — С. 82–102. DOI: 10.7463/0515.0766349.

10. Верейкин А. А., Ковальчук А. К., Каргинов Л. А. Исследование динамики исполнительного механизма экзоскелета нижних конечностей с учетом реакций опорной поверхности // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электронный журнал. — 2014. — № 12. — С. 256–278. DOI: 10.7463/0815.9328000.

11. Ковальчук А. К. Модифицированная система координат ДенавитаХартенберга для исполнительных механизмов роботов с древовидной кинематической структурой. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана. — 2015. — № 11 — С. 12–30.

12. Ковальчук А. К., Кулаков Б. Б., Кулаков Д. Б., Семенов С. Е., Яроц В. В. Основы теории исполнительных механизмов шагающих роботов. — М.: Изд-во Рудомино, 2010. — 170 с.

13. Моделирование древовидных исполнительных механизмов шагающих роботов с учетом внешних наложенных связей / А. К. Ковальчук, Л. А. Каргинов, Д. Б. Кулаков и др. Свидетельство о регистрации программ для ЭВМ № 2014612547. 28.02.2014.

В среде SolidWorks разработана 3D-модель гипотетического исполнительного механизма робота-птицы и получены значения массоинерционных характеристик элементов его конструкции. Рассмотрена математическая модель исполнительного механизма робота-птицы, построенная на основе модифицированной системы координат ДенавитаХартенберга и принципа Д’Аламбера.

Ключевые слова: робот-птица, синтез кинематической структуры робота, древовидный исполнительный механизм, уравнения кинематики и динамики робота, модифицированная система координат Денавита-Хартенберга.

Современная робототехника все глубже проникает во все сферы человеческой деятельности. Интенсивно развиваются автономные мобильные роботы, предназначенные для работы как на земной поверхности [1], так и в воздушной [2] среде.

Идея использовать птиц в качестве биологических прототипов летательных аппаратов возникла еще в XIX веке, когда форма крыльев стала отправной точкой при разработке аэропланов. При разработке робота-птицы большое внимание уделяется технике полета. Птицы перемещаются за счет толчка крыльев вниз. Исключение составляет только колибри. Из-за своего маленького размера для нее характерна промежуточная техника полета: ¾ толчковых движений вверх и ¼ вниз. Колибри является прототипом разработанного в Торонтском университете Ментора — орнитоптера с четырьмя управляемыми крыльями. Размер этого робота составляет 30 см, масса — 500 г. Робот-колибри является первым искусственным устройством, способным осуществлять стационарный полет длительностью 10 мин. [1].

Немецкие инженеры из компании FESTO разработали робота-птицу, выполненного по образцу реальной птицы, — серебристой чайки. Беспилотный летательный аппарат получил название SmartBird (рис. 1). Размах крыльев механической птицы составляет 2 м, вес конструкции — всего 450 г. «Умная птица» перемещается за счет взмахов крыльями, аналогичных взмахам чайки. Кроме того, робот способен взлететь и приземлиться без посторонней помощи. Движение крыльев осуществляется не только вверх и вниз, но и вокруг собственной оси, что обеспечивает механической чайке максимальную точность полета [2].

Для Цитирования:
Ковальчук А. К., Каргинов Л. А., Смородина О. А., Проектирование и исследование древовидного исполнительного механизма робота-птицы. Конструкторское Бюро. 2017;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: