автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.03, диссертация на тему:Динамика системы электрогидравлических приводов двуногого шагающего робота

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Н.Э.БАУМАНА

На правах рукописи УДК 629.062: 621.865.8

СЙ.ЕНОЗ СТАНИСЛАВ ЕВГЕНЬЕВИЧ

№

ДИНАМИКА СИСТОЛ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ ДВУНОГОГО

05.02.03 - Системы приводов

05.02.05 - Роботы, манипуляторы и робототехнические снстеш

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени 1щнлвдата технических наук

Москва . .

ШАГАЮЩЕГО РОБОТА

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете"им. .Н.Э.Баумана

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Ковальчук А.К.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор, академик Пупков К.А., кандидат физико-математических наук, ларший научный оотрудник Буданов В.М.

Ведущее предприятие - ЩШАГ, г.Москва.

■г

Защита диссертации состоится "¿S"M" iggs г. на заседании специализированного совета К 053.15.06 в Московском гс ударственном техническом университете им.Н.Э.Баумана по адресу: 107005, Москва, 2-"ауманская ул., д.5.,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ. Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по указанному адресу.

Желающие присутствовать на защите должны заблаговременно известить Совет письмами заинтересованных организаций на имя председателя Совета. Телефон для справок: 263-69-49. Автореферат разослан "•/У "Я/У^уУ/" 1995 г.

Ученый секретарь специализированного ^

Совета, к.т.н., доцент /¿Ju&Jc&a* Максимов Л.Й.

Подписано к печати 13.12.95 Объём 1.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ N Л43 - Типография МГТУ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

О

Актуальность. В настоящее время практически во.- всех промыш-ленно развитых странах интенсивно ведутся р'1оты по созданию и, исследованию шагающих роботов, в том числе и двуногих. Это вызвано тем, что аппараты, снабженные шагающим движителем, имеют ряд преимуществ перед традиционный! транспортными средствами при движении по пересеченной местности, завалам, а также внутри■зданий и, сооружений, где необходимо перемещаться по лестницам, узким коридор...« и шахтам. Антропоморфные механизмы особенно выгодны при действиях в среде, приспособленкой для человека.

В связи с развитием атомной энергетики, химической промышленности, боевых средств массового поражения встает задача создания средств, способных заменить человека в опасной для него среде при выполнении спасательных, аварийно-восстано'вителышх и" иных р' Зот. . Таким средством _могут служить двуногие шагающие роботы (ДШР), выполненные по антропоморфной схеме. К антропоморфному ДШР, используемому как средство решения перечисленных выше задач, предъявляется ряд противоречивых трудновыполнимых требований. Так при жестких массогабаритных ограничениях он должен иметь исполнительный механизм с очень большим числом степеней подвижности (более 30), мощный автономный источник энергии, развитую систему очувствления и управления, эффективные средства связи. Исполнительный механизм ДШР имеет древовидную кинематическую структуру л не закреплен к неподвижному основанию, но в процессе движения на него постоянно накладываются внешние связи и воздействуют удары. Внеш- • -ние силомоментные воздействия, в особе-ности силы и моменты взри- ■ модействия ДШР с опорной поверхностью, во многом определяют его двгяениэ. Поэтому они должны измеряться и использоваться в процессе управления движением ДШР. Требования большой удельной мощности и высокого быстродействия вынуждают использовать элгктрогидравли-ческий привод (ЭГП).

В процессе выполнения поставленной задачи систему ЭГП может работать в различных режимах, в том числе и в режиме квазистатической ходьбы, необходимом для совершения медленных точных дайке -ний (например вблизи объекта работ). Важной задачей является исследование динамики систем ЭЫ ДШР при дь.лом режиме работы. Актуальность поставленной задачи обусловлена практической значимостью

1

и малым количеством работ, посвященных ее решению.

Цель работы - разработка и исследование динамики сисэмы электрогидравлических приводов ДШР с силомочентными датчиками стоп в режиме квазистатической ходьбы.

Научные задачи:

1. Разработка математической модели системы электрогидравлических приводов ДШР с древовидным исполнительным механизмом, не закрепленным к' неподвижному основанию, учитывающей наложенные внешние связи, и воздействие ударов.

?.. Разработка принципов управления системой ЭШ ДШР в режиме квазистатической хрдьбы.

3. Разработка принципов обработки информации, поступающей от сш.^мометних датчиков стоп и исполььования ее в процесс» управления .

4. Создание экспериментального комплекса и исследование динамики системы ЭГП ДШР в процессе квазистатической ходьбы.

Слект исследования - лабораторный образец ДШР, созданный на кафедре ."Гидромашины, гидропневмоавтоматика г гидропривод" . (Э-10) МГТУ им. Н.Э'.Баумана. -

Методы исследования. При решении указанных задач в работе используются методы теории автоматического управления, аналитической механики, прикладной гидродинамики, теории матриц, математическое моделирование, а также экспериментальное исследование лабораторного образца ДШР с использованием средств автоматизации эксперимента .

Научная' новизна. В результате проведенных' теоретических и экспериментальных исследований в рабгте получен: следующие новые научные результаты:

1. Разработана математическая модель системы ЭГП ДШР с древовидным исполнительным механизмом, не закрепленным к неподвижному основанию, с 'учетом наложенных внешних связей.

2. Предложен принцип управления ДШР в режиме квазист_тической ходьбы, позволяющий в реальном масштабе времени вычислять вектор требуемых обобщенных коо\ тднат по задгтюму вектору координат, ориентации переносимой стопы и координат вертикальной проекции центра масс ДШР. , ''.■''

3.• Разработан принцип определения координат вертикальной проекции центра масс ДШР по информации, получаемой от силомомент-ных датчиков (СМД) стоп, учитывающий динамику системы ЭГП и ис-2 . • .

пользующий специально разработанный.критерий, оценивающий возможность использования упрощенных алгоритмов вычисления.

4. Предложен принцип адаптации ДШР к опорной поверхности, позволяющий в двухопорной фазе в реальном масштабе времени по сигналам СМД стоп корректировать движение переносимой стога и исходные данные, используемые алгоритмом управления.

5. Создан экспериментальный комплекс, позволяющий исследовать динамику системы ЭГП и процессы силового взаимодействия с опорной поверхностью ДШР, перемещающегося в рамках ьзазистатической х дь-бы.

Достоверность результатов. Научные положешш и шводы. представленные в работе, обоснованы результатами теоретических и эксперимент?. ьных исследований.'

Достоверность полученных результатов обеспечена применением обоснованных допущений, принятых при математическом моделпрс алии -системы ЭГП ДШР. Результаты расчетов процессов, протекающих в системе ЭГП ДШР, подтверждены экспериментом, проведенным с использованием современных средств измерения и обработки данных. При расчетах использовались стандартные методы решения систем дифференциальных уравнений.

Практичес :ая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработанная математическая модель системы ЭГ ДШР может быть использована при исследовании и проектировании перспективных шагающих роботов.

2. Разработанные принципы управления и обработки- информации, пост.,.гаюцей от СМД, могут быть использованы при создании систем управления ДШР,.

3. Созданный экспериментальный комплекс целесообразно использовать при разработке и испытаниях элементов конструкций и алгоритмов управления двуногими шагающими роботами в режимах статической и динамической ходьбы.

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертации теоретические положения, алгоритмы управления и рекомендации по проектированию -систем ЭГП ДШР внедрены в в/'ч 52688-Р при выполнении госбюджетной НИР "Исследование и разработка роботизированного манекена для оценки герметичности и защитных свойств средств индивидуальной защиты", выполненной по дого. ^у 931/1 от 28 февраля 1992 г.

Использование результатов .работы при решении названной задачи

подтверждается актом о внедрении.

Апробация работы. -Основные положения диссертационной работы докладайались и обсуждались на:

- научных семинарах кафедры Э-10 МГТУ им. Баумана,

- конференции "Актуальные проблемы повышения качества современного энергомашиностроения" (Москва, 1988. г.),

- 12-й юбилейной конференции молодых ученых "Актуальные проблемы машиноведения" (Москва. ИМАШ, 1989 г.),

- б-м всесоюзном совещании по робототехническим системам (Геленджик« 1990 г.), '

"онфоренции "Робототехника для экстремальных условий" (С-Петербург, 1995 г.).

Публикации. Основные положения „лссертации изложены в 4-х научных работах.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по результатам каждой из глав, заключения,' приложения и с:.иска литературы. Общий объем работы содержит 101. страницу машинописного текста, 13 таблиц, 41 рисунок, список литературы из 57'наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертационной работе обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, методы исследования, изложены основные .положения, представляемые авт^чом на защиту.

В первой главе производится обзор отечествен}"« и зарубежных работ, посвященных проблеме создания ДШР, который показывает бурный рост интереса к созданию антропоморфных шагающих механизмов, большое количество прородимых экспериментальных и теоретических исследований.

С помощью материалов данного обзора анализируются возможные сферы применения и режимы движения ДШР. оцениваются требования к мощысти основных приводов,, участвующих в процессе ходьбы, общие требования к Системе приводов антропоморфных ДШР, делается вывод о целесообразности использования ' в ДШР систем электрогидравгтческих приводов. Отмечается, ■ что эффективность ДШР как средства решения различных задач в экстремальных ситуациях, в значительной степени определяется качеством системы приводов. К системе приводов пр^дъ-4 . . • .

являются особые, часто противоречивые требовашм, нэ свойствензше для систем приводов других классов машин. Важной является способ-: . ность работать в различных режимах, в том числе и в следящем по положению. Он необходам 'для осуществления кваэтстатической ходьбы, обеспечивающей медленные точше движения 'вблизи объекта работ.

Анализируются специфические требования, предъявляемые к системе приводов в режиме квазистптической ходьбы. Формулируется вывод о том, что требования к мощности, предъявляемые к системе приводов в динамических режимах движения, обеспечивают большой запас по I. лц-ности в режиме квазистатической ходьбы. Это значительно сникает взаимовлияние приводов через исполнительный г.:е:"!кизм, делает мало-■ заметным изменение инерциоышх сеойств механизма в процессе движения, чтс целесообразно использовать -при разрзс.тке алгоритмов управления системой приводов в этом режиме -

В работах отечественных авторов не достаточно мг.иаши уделено изучению специфики работы системы приводов ДШ?. В должной мере, не рассмотрены ч задачи, поставленные в данной работе. В отечественной литературе практически отсутствуют работы по созданию экспериментальных образцов ДИР с электрогидравлическим приводом, что вызывает необходимость проведения дополнительных теоретических и экспериментам :их исследований.

Во второй главе разработана математическая модель ютемы ЭГП ДШР. При этом в ней учтены следующие особенности:

- древовидная кинематическая структура исполнительного механизма ДШР;

- незакрепленность ДШР к неподвижному основанию;

- наличие динамических внешних связей, накладываемых на т,с- . -= полнительньй механизм;■'

- возможность изменения внешних динамических связей в процессе движения; •

- учитываются удары.

Учтены следующие требования, предъявляемые к математической модели: • - низкая трудоемкость формирования уравнений (позволяющая использовать полученные алгоритмы при управлении ДШР в реальном времени;

- "формирование уравнений математической модели в форме Лаг-ранжа;

- использование рекурсивных алгоритмов вычисления коэффициентов матричных уравнений.

В математической модели приняты следуицио допущения:

- звенья исполнительного механизма абсолютно жесткие;

- н шарнирах отсутствуют люфты;

- гидравлическая станция питания обладает достаточной мощностью и обеспечивает' постоянное давление в линиях питания системы

НрИсОДОВ.

Особенностями математической модели кинематики исполнительного механизма ДшР, разработанной/ в данной диссертации являются: Фиктивная кинематическая цепь; специальная система нумерации звеньев и индексации соответствующих переменных.

Фиктивная кигемэтическая цепь соедо- чет начало абсолютной системы координат и звено ДШР, содержащее характеристическую точку (в д„нном случае корпус ДШР). Она содержит три вращательные и три поотуп елыше* степени подвижности, находящиеся в основании цепи. Все звенья фиктивной кинематической цепи невесомые, на mix не действуют внешние силы, а обобщенные силы в соответствующих степенях под -ижности заведомо равны нулю.

Специальная система индексации позволяет произвольным (наиболее наглядным) способом пронумеровать звенья и записать рекурсивные уравнения в наиболее общей форме, избежав при этом сложностей с записью уравнений для узловых звеньев. Для произвольного кинематического дерева, каждому звену которого присвоен индивидуальный-номер 1, изменяющийся от 0 до N, где N - количество звеньев в ' дереве, введет следующие индексные функции:

Рг(1) - определяет номер предыдущего звена для звена

Nnext(i) - определяет количество J следующих звеньов для звена 1; ... - ■

I«ext(i,j) - определяет номер' J"ro (3=1,...,J) следующего звена;

Рг(1); 1=1 ,2,... - определяет порядок перебора звеньев в прямой рекурсии;

Hir(l) - функция, обратная к Fr(l), и определяет порядковый номер звена 1 в прямой рекурсии; ,

Вг(1); 1=1,2,.».,N - определяет порядок перебора звеньев в обратной рекурсии; '

Nlnf(l) - определяет количество звеньев,_ находящихся *та кратчайшем пути от фиктивной стойки до звена 1;

Inf(1,3) - определяет номер звена, порядковый номер которого в наикратчайшей прямой рекурсии,. соответствующей звену ,1, равьл ,1; . ь

здесь 3 изменяется в диапазоне 1,2,... ,Г11пГ(1). В даш-юй работе эти функции заданы таблично в соответствии с-пара-мэтрами рассматриваемого ДШР. Кинематическая схема рассматриваемого ДШР с соответствующей системой нумерации приведена на рис I.

Использование данного подхода позволяет сделать запись уран нений кинематики и.динамики древовидного исполнительного механизма ДШР компактной и наглядно!1 вне зависимости от сложности его кинематической структуры. Облегчается описание кинематики незакрепленного к стойке древовидного механизма с помощью реккурентных с отношений, систем координат Денавита-Хартенберга. При этом используется богатый математический аппарат, разработяпшй Л I промышленных роботов, упрощается процесс программирования на ЭГМ.

Элементы матричного уравнения динамики испол...1тельного механизма ДШР получены с помощью рекурсивных алгоритмов, основанных на использовании уравнений Ньютона-Эйлера^ Уравнения неу1фугих внешних связей, наложенных на исполнительный механизм, получены- двой-. ним дифференцированием уравнений голоночных связей и однократным дифференцированием неголгномных. Для упругих внешних связей записаны матричные уравнения, определяющие их влияние на обобщенные силы в зависимости от текущих обобщенных координат и скоростей исполнителыюг У механизма.

Математическая подель ЗГИ определяет зависимость эбобщенных сил в управляемых степенях подвижности от управляющих сигналов, поступающих от системы управления, и, текущих значений параметров " состояния исполнительного механизма ДШР. - При это,а учитываются сквм^ность жидкости, возмо:-я:ость возникновения кавитации и нелинейный характер треши в уплотнениях ^идродвигателей. В качестве исполнительных гидродвигателей приняты гидроцилиндры с недоходными штоками, установленные на исполнительном механизме враспор. Электрогидравлические усилители - дзухкаснадные, типа сопло-засло11ка-золотшж. Их динамические свойства представлены колеба» телышми звеньяш! второго порядка. Математическая модель ЭГП соответствует ■ приводу, установленному на лабороторном образцо ДШР, который рассматривается в данной работе.

Получены также уравнения, описывающие движение ДШР под воздействием ударов и при изменении внешних связей.

"Полное матричное уравнение динамики системы ЭГП ДШР приведено к следующему виду:

Т • I1

-Чп : 1Ш1 Чн

; ^ 0 . . й .

св!

свИ

Г о о о

где I - матрица инерции,

■I - матрица левых частей уравнэний внешних связей относительно ускорешй,

4'- обобщенные ускорения, И - матрица ръакций связей,

Нсв - матрица внешних упругих связей, наложенных на исполнительный механизм,

Н - матрица внешних и центробежных сил, Р - матрица правых частей уравнений связей, О - матрица обобщенных сил. Индексами I и Н обозначены-соответственно подматрицы, соответствующие фиктивным и реальным звеньям кинематического дерева.

Полученная математическая модель системы ЭГП ДШР учитывает основные особенности исполнительных механизмов ДШР, и гидравлических приводных устройств, необходимых для осуществления квазистатической ходьбы. Использование панной математической модели может быть полезно как при проектировании и исследовании системы приводов ДШР, так и в процессе управления его движением.

Третья 1лава посвящена разработке принципов управления системой ЭГП ДШР в режиме квазистатической ходьбы. Для управления движением ДШР рарпаботаны: алгоритмы решения обратной задачи кинематики ДШР с учетом наложенных внешних связей, голожения центра масс . исполнительного механизма и кинематических ограничений; принципы использования информации о силах и моментах взаимодействия ДШР с опорной_поверхностью. Предложена структура системы ЭГП ДШР в режима кваз;:статической ходьбы. произведено исследование на ЭВМ разработанных алгоритмов. С использованием разработанной в предыдущей главе математической модели на ЭВМ проведено моделирование квазистатической ходьбы ДШР, оснащенного предложенной системой приво-. дов, оценены соответствующие энергозатраты. ' ,

Предложенный принщт решения обратной задачи кинематики основан на использовании обобщенной обратной матрицы Якоби, учитывающей положено опорной стопы у позволяющий управлять не только перемещеним переносимой стопы, но и вертикальной проекции центр

масс ДШР1 Это позволяет в процесса движения удерживать центр масс (ЦЭД) ДШР над площадью опоры, что необходимо для обеспечения статической устойчивости при использовании кинематических алгоритмов управления. Желаемое приращение обобщенных координат вычисляется по следующей формуле:

где .Г'" - обобщешшя обратная матрица Якоби,

ЛБ - вектор ошибки позг.циотцювания юреносимой стопы и вертикальной. проекции ЦМ.

Обобщенная обратная матрица Якоби вычисляется по формуле: ■

■Г'^А^'иА-'/У1,

где J - матрица Якоои, связывающая между собой малые приращения управляемых обобщенных координат и координат и ориентэци переносимой стопы, положения вертикальной проекции ЦМ ДШР,

А - симметричная положительноопредолешгая матрица весовых -коэффициентов, которая используется для учета кинематических ограничений в степенях подвижности и обеспечения их нерассогласованно-го движения.

В диссертации предложен алгоритм формирования такой матрицы Якоби, учитывающий"наложенные на ДПР внешние связи. Используемая матрица весовых коэффициентов А - диагональная, причем кандый „ элем ят учитывает, текущее значение и направление "изменения соответствующей .обобщенной координаты. Благодаря этому удается преодолеть кинематическую избыточность исполнительного механизма и удерживать текущие значения обоОщегашх координат в-оптимальных пределах. Кроме того, при выходе какой-либо степени подвижности на упор, для продолжения решения обратно!! задачи не требуется изменять структуру уравнений. Имеется алгоритм контроля попытки системы управления отработать кинематически нереализуемую конфигурацию исполнительно"о механизма.

Исследования прадлокешюго принципа решения обратной задачи кинематики ДШР на ЭВМ показали его более высокую эффективность, надежность и низкую трудоемкость по сравнению с ранее предлагавшимися итерационным;! алгоритмами, основанными на минимизации целевой функции. Это позволяв, использовать его для управления системой привод-з ДШР в реальном времени с помощью бортовой системы-ЭВ:«.

г или и моменты взаимодействия ДШР с опорной поверхностью во многом определяют характер его движения и несут в себо информацию, 10

- *

которая может быть использована при управлении движением. Величгаш этих сил зависят от текущее конфигурации исполнительного механизма, скоростей и ускорений в управляемых и неуправляемых степенях подвижности, моментов,' развиваемых приводами, характера опорной поверхности.

Бо-первнх, по ш'формации от силомоментных датчиков стоп можно определить положение точки нулевого момента, которая в процессе КЕазистатической ходьбы должна всегда находиться в пределах площади опоры.

У =№ /?

'ом X 3

Здесь хом и у - горизонтальные координаты точки нулевого момента,

Мч, М и 1'„ - проекции сил и моментов, действующих на ДШР со стороны опорной поверхности..

Положение точки нулевого момента может служить критерием для перехода на дгашмические алгоритмы управления.

Во-вторых, ¡три соблюдении определенных условий, они позволяют вычислить положение вертикальной проекции ЦМ, что делает возможной коррекцию работы кине?латического алгоритма управления и позволяет при наличии у ДШР инерциальнои системы корректировать ьч ошибки. Для этого в данной работе предложен принцип, основанный на исполъ-зевапии упрощенных алгоритмов вычисления с одновременной оценкой степени их точности с помощью специального критерия:

1Е,,,, X у

цм '

X, —м

¿х

пв ■ кч^н!

Здесь х„„,, у,,,, и 2. , - координаты ЦМ ДИЩ, ш - масса ДШР,

«Тх и .1 - моменты инерции ДШР как твердого тела, ?.г, М„, М - проекции сил и момпчтоя, голству^их на со стороны спорной поверхности,

\

К - специальный: критерий,

1- подматрица матрицы инерции, определяющая взаимовлияние неуправляемых поступательных и управляемых степеней подвижности.

В-третьих, соотношение сил и моментов на стопах зависит от ха^чктера их контакта с опорной поверхностью (плотности прилегания, перекосов ит.д.). В данной работе предложен принцип определения .поправок, которые нужно внести в программное движение для обеспечения более стабильного контакта стоп ДШР с опорной поверхностью. Этот принцип основан на определении взаимного положения стоп и опорной поверхности по сигналам СМД -с учетом податливости стоп. Применение соответствующих алгоритмов кроме повышения запаса устойчивости позволяв', определять реальный рельеф опорной поверхности в точке постановки переносимой стопы и адаптироваться к нему, что не всегда возможно сделать с помощью других средств очувствления.

Проведенное математическое моделирование показало эффективности разработанных алгоритмов обработки информации о силах и моментах взаимодействия ДШР с опорной поверхностью.

Сделан вывод, что для обеспечения качественной работы системы приводов и обеспечения возможности адаптации ДШР к опорн"Я.поверхности с помощью СМД целесообразно использовать податливые столы.

О использованием предложенных принципов разработана общая структурная схема построения системы приводов ДШР в режиме квази-статичоской ходьбы (рис. 2). Проведенное математикское моделиро-, вание предложенной системы показало ее высокую эффективность. В ходе математического моделирования оценивалась зависимость запаса статической устойчивости ДШР от скорости его движения (при задан-IX траекториях движения стоп и ЦМ). Анализ развиваемых обобщенных сил и скоростей, а также потребляемой системой ЭГП. мощности, показал обоснованность сделанных в первой главе оценок и выводов, подтверждена возможность рассмотрения приводов в режиме квазистатической ходьбы как независимых. - . ■

Четвертая глава посвящена' разработке экспериментального комплекса и исследованию с его помощью динамики системы ЭГП и принципов управления ДШР. Комплекс включает в себя следующие основные части: ,,

- исполнительный механизм,

- насосную станцию,

12 ' ,

Рис. '¿. Структурная схема системы ЭГП ДШР. .

- систему управления,

- программное обеспечение,

- вспомогательное оборудование.

Исполнительный, механизм имеет 10 управляемых степеней подвижности, оснащенных электрогидравличесними следящими приводами. Его ¡..асса -1Р1 кг. Трвхпроцессорная система управления под управлением специального программного обеспечения обеспечивает возможность реализации программного движения с одновременной регистрацией поступающих данных по 50 каналам.

В процессе гпэоведения эксперимента "ШР перемещался^по ровной горизонтальной поверхности в рамках квазистатической ходьбы. Программа движения, т.е. зависимость изменения управляемых обобщенных координат от времеш.. была сформирована с помощью описанного в третьей главе алгоритма решения обратной задачи кинематики по тем же исходным данным, что использовались при математическом моделировании. При этом длина шага составляла 0.1 м, темп движения - I цикл (два шага) за 15 с. В процессе движения контролировались желаемые и действительные значения обобщенных координат, сигналы, поступающие от силомоментных датчиков стоп. Характер движения ДШР соотвьгствовол тому, что было получено при математическом моделировании.

В процессе экспериментального исследования были решены следующие задачи: ^

- получены экспериментальные данные о динамике изменения управляемых обобщенных координат в процессе квазиг->татической ходьбы,

- измерены силы и моменты взаимодействия ДШР с опорной поверхность*) и исследовано поведение точи; нулевого момента,

- оценена адекватность разработанной математической модели системы ЭГП ДШР,

. - оценена работоспособность разработанных принципов.управления движением ДШР в процессе квазистатической ходьбы.

Резу,' ,таты исследований, проведенных на кспериментальном комплексе, показали его высокую эффективность, подтвердили р^ек-ватность разраОотанных математических "моделей, целесообразность использования предложенных принципов построения системы ЭГП и управления при создании перспективных ДШР.

ОБЩИЕ ВЫВОДУ

1. Для управления системой ЭГП ДШР в реальном времени целесообразно использовьгь алгоритм, основанный на использовании обобщенной обратной матрицы Якоби, учитывающей положение центра масс ДШР и наличие кинематических ограничений в управляемых степенях подвижности.. ' *

2. При проектировании .1 моделировании исполнительного механизма необходимо учитывать упругий характер контакта стоп с опорной поверхностью. Для обеспечения качественной работы системы приводов, возможности адаптации к опорной поверхности целесообразно использовать податливые стопы, оснащенные силомоментными датчиками.

3. ДШР, спроектированный для движения в режиме динамической ходьбы, в рамках квазистатической ходьбы использует лишь небольшую дол-1 располагаемой мощности приводов, что значительно снижает взаимовлияние приводов через исполнительный механизм, делает малозаметным изменение энерционных свойств механизма вследствие изменения конфигурации в процессе движения.

4. Для определения положения проекции центра масс ДШР на опорную поверхность по сигйалсм СМД стоп целесообразно использовать упрощенный алго-итм, использующий специальный критерий, позволяющий оценить точность получаемого результата;

5. Для ' проведения научных . исследований и опытно-конструкторских разработок ДШР целесообразно использовать созданный экспериментальный комплекс.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

,1. Ковальч}.; А.К., Семенов С.Е., Яроц В.В., Автоматизированный расчет мощности электрог.:дравлических приводов двуногого шагающего робота // Актуальные проблемы повышения качества современного энергомашиностроения: Тезисы докладов межреспубликанской студенческой научной конференции. -М., 1988.-С.46.

2. Бакунов Е.В., ковальчук А.К., Семенов С.Е. Автоматизированный вывод уравнений динамики двуногого шагающего робота // Актуальные проблемы машиноведения: 12 юбилейная конференция молодых ученых. -М., ИМАШ, 1989.-С.15.

3. Ковальчук А.К., Лобачев В.И., Семенов С.Е. Универсальный

15

комплекс для отработки и исследования двуногих шагающих роботов //5 Всесоюзное совещание по робототехнкческим системам. -Геленджик, 1990.-С.98.