По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 681.5

Разработка конструкции шагающего робота

Юренкова Л. Р. канд. техн. наук, доцент, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, e-mail: romanovna@bmstu.ru
Билаш Н. В. старший преподаватель, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, e-mail: nat.vas@yandex.ru
Топорец Д. А. Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, e-mail: daniil@toporets.ru
Валова О. А. Химкинский лицей при РАН РФ, e-mail: nik.bondaruk@bk.ru

В статье приведена действующая экспериментальная модель шагающего робота с шестью ногами, каждая из которых имеет четыре степени свободы для передвижения по поверхностям со сложным рельефом. При разработке концепции шагающего робота, способного устойчиво передвигаться по различным неровным поверхностям, инженеры обратили внимание на муравьев, которые благодаря своему природному строению обладают такой способностью. Изобретательные люди многое заимствуют из природы, которая до сих пор хранит нераскрытые тайны.

Литература:

1. Афанасьев, О. А., Гендель, В. С., Зимин, А.В. Шагающие машины // Теория механизмов и машин. — 2005. — №1. — Т. 3. — 263 c.

2. Захаров, А.А. Муравьи лесных сообществ, их жизнь и роль в лесу. — М.: Издво Ин-та проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН. — 2015. — 404 с.

3. Особенность строения муравьев позволит увеличить силу и прочность роботов // Journal of Biomechanics. — 2014. — №2. — С. 34–47.

4. Ван, Ц., Деваев, В.М. Метод управления ходьбой малого антропоморфного робота по подвижной поверхности // Вестник КНИТУ-КАИ. — 2020. — №3. — С. 34–39.

5. Накано, Э. Введение в робототехнику (перевод с японского под редакцией канд. техн. наук Д. М. Филатова) — М.: Мир, 1988. — 334 с.

6. Момот, М.В. Мобильные роботы на базе Arduino. — СПб.: БХВ-Петербург, 2017. — 288 с.

В последнее время шагающие роботы особенно востребованы для работы в труднодоступных и опасных для человека местах, в том числе при освоении других планет.

В фантастической литературе понятие робота ассоциируется с человекоподобным андроидом, но на практике двуногие роботы имеют высокую вероятность опрокидывания. Единственным преимуществом робота-андроида является конструктивно заложенная возможность управлять машинами и механизмами, изначально ориентированными на человека. Шагающий робот при своем передвижении должен приспосабливаться к изменяющейся форме поверхности за счет встроенного в его конструкцию устройства [1, 2].

Трехногий робот может устойчиво стоять, но при передвижении у него нет постоянного устойчивого контакта. При создании конструкции шагающего робота внимание инженеров привлек муравей с шестью ногами, а главное — его удивительные способности. Так, муравей способен поднимать груз, намного превышающий его вес. Для объяснения этого феномена ученые провели исследования с использованием компьютерной микротомографии [3]. Оказалось, что основная нагрузка падает на шею насекомого. Элементы твердого экзоскелета-панциря муравья (кстати, самого твердого среди других насекомых) соединены мягкой тканью. Исследования ученых показали, что подобные соединения контрастных по твердости тканей значительно увеличивает грузоподъемность и общую выносливость насекомого. Инженерам следует учитывать это обстоятельство при конструировании роботов и других машин. Итак, при конструировании приведенного в статье шагающего робота в качестве примера из природы взят муравей, который, кстати, похож на человека.

Муравей — одно из самых распространенных насекомых на Земле, и, кстати, он похож на человека: у него есть голова, грудь и брюшко (рис. 1).

Перед созданием экспериментального макета шагающего робота была разработана и испытана его электронная модель (рис. 2).

Представленная в проекте математическая модель может быть использована для расчета движений шагающих роботов различной геометрии с тремя степенями свободы для каждой ноги [4, 5, 6].

Для Цитирования:
Юренкова Л. Р., Билаш Н. В., Топорец Д. А., Валова О. А., Разработка конструкции шагающего робота. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2024;5.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: