ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

7
Содержание
том 63 / Июль, 2020
СТАТЬЯ

Разработка энергоэффективных галопирующих роботов со звеньями переменной длины

Борисов И. И.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; ассистент


Колюбин С. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент


Защитин Р. А.
Университет ИТМО, факультет систем управления и робототехники;


Страмиджиоли С. .
Университет Твенте, департамент электротехники, математики и информатики электротехники, математики и информатики;


Аннотация. Представлен алгоритм структурно-параметрического синтеза механизмов ног галопирующих роботов, способных перемещаться в условиях неопределенной среды при внешних динамических контактных взаимодействиях и использовании относительно простых регуляторов по положению и скорости. Динамическая локомоция галопирующих роботов, механизмы ног которых имитируют опорно-двигательную систему животных, обеспечивается благодаря звену переменной длины (ЗПД) с пассивным регулированием. ЗПД, представляющее собой соединение двух твердотельных звеньев посредством подпружиненной призматической кинематической парой, вводится в состояние резонанса для обеспечения энергоэффективной динамической локомоции, рекуперации энергии при соударении с полом, нивелирования неровностей подстилающей поверхности.
Ключевые слова: синтез механизмов, галопирующие роботы, шагающие роботы, энергоэффективность, биомиметика

Список литературы:

 

  1. Kim S. et al. Design of dynamic legged robots // Foundations and Trends in Robotics. 2017. Vol. 5, N 2. Р. 117—190.
  2. Seok S. et al. Design principles for energy-efficient legged locomotion and implementation on the MIT cheetah robot // IEEE/asme transactions on mechatronics. 2014. Vol. 20, N 3. P. 1117––1129.
  3. Folkertsma G. A. Energy-based and biomimetic robotics. University of Twente, 2017.
  4. Haberland M. et al. The effect of swing leg retraction on running energy efficiency // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems. 2011. P. 3957––3962.
  5. Bhounsule P. et al. Design and control of Ranger: an energy-efficient, dynamic walking robot // Adaptive Mobile Robotics. World Scientific, 2012. P. 441––448.
  6. Bledt G. et al. MIT Cheetah 3: Design and control of a robust, dynamic quadruped robot // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2018. P. 2245––2252.
  7. Semini C. et al. HyQ-Hydraulically actuated quadruped robot: Hopping leg prototype // 2nd IEEE RAS & EMBS Intern. Conf. on Biomedical Robotics and Biomechatronics. 2008. P. 593––599.
  8. Weinmeister K. et al. Cheetah-cub-S: Steering of a quadruped robot using trunk motion // IEEE Intern. Symp. on safety, security, and rescue robotics (SSRR). 2015. P. 1––6.
  9. Артоболевский И. И. Механизмы в современной технике. Т. I. Рычажные механизмы. М.: Наука, 1979. 608 с.
  10. Duindam V., Stramigioli S. Modeling and control for efficient bipedal walking robots. Springer, 2009. Ser. vol. 53. 214 р.
  11. Tedrake R. et al. Actuating a simple 3D passive dynamic walker // IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation. 2004. Vol. 5. P. 4656—4661.
  12. McGeer T. Passive bipedal running // Proc. of the Royal Society of London. B. Biological Sciences. 1990. Vol. 240, N 1297. P. 107––134.
  13. Hurst J. W., Chestnutt J. E. The actuator with mechanically adjustable series compliance // IEEE Transact. on Robotics. 2010. Vol. 26, N 4. P. 597––606.
  14. Hutter M. et al. A compliant quadrupedal robot for fast, efficient, and versatile locomotion // Adaptive Mobile Robotics — Proc. 15th Intern. Conf. on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. 2012. P. 483––490.
  15. Borisov I. I. et al. Study on Elastic Elements Allocation for Energy-Efficient Robotic Cheetah Leg // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2019. P. 1696––1701.
  16. Борисов И. И., Монич Д. С., Колюбин С. А. Разработка метода геометрического синтеза и параметрической оптимизации механизма ноги галопирующего робота // Науч.-техн. вестн. информационных технологий, механики и оптики. 2019.Т. 19, № 5. С. 832—839.