автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Механика роботов, перемещающихся по пространственным конструкциям на захватных устройствах

На правах рукописи

ШАПОШНИКОВ Петр Викторович

МЕХАНИКА ЮБОТОВ, ПЕРЕМЕШАЮЩИХСЯ ПО ПРОСТРАНСТВЕННЫМ КОНСТРУКЦИЯМ НА ЗАХВАТНЫХ УСТРОЙСТВАХ

Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические

системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Диссертация выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Научный руководитель: доктор технических наук,

проф.,засл. деятель науки РФ Челпанов Игорь Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

проф. Жавнер Виктор Леонидович

кандидат технических наук,

доц. Слоущ Анатолий Владимирович

Ведущая организация: ООО «Тролль» г. Санкт-Петербург

Защита состоится ■¿7/ июня 2004 г в часов на заседании

диссертациошюго Совета Д 212.229.12 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, С-Петербург, Политехническая 29, 1-й учебный корпус, ауд. 41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан апреля 2004 г.

Ученый секретарь диссертациошюго совета Д 212.229.12

кандидат технических наук, доцент Евграфов А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В парке промышленных роботов (ПР) всех передовых стран большинство составляют манипуляционные роботы, воспроизводящие манипуляционные движения рук человека при выполнении вспомогательных и технологических операций. Именно манипуляционным ПР посвящено большинство монографий и учебных пособий, в первую очередь, П.Н.Белянина, Е.П.Попова, А.И.Корендясева, И.М.Макарова, Е.И.Воробьева, В.С.Кулешова, Е.И.Юревича. Тем не менее в робототехнике всегда также были актуальными задачи транспортирования. Транспортные ПР в узком смысле (предназначенные для работы именно на производстве) на протяжении трех последних десятилетий разрабатывались в виде автоматически, программно управляемых тележек на колесных шасси в качестве средств колесного внутрицехового транспорта, как необходимый элемент интегрированных производственных систем в тех случаях, когда невозможно использовать конвейеры.

С другой стороны, в других областях робототехники, которые не связаны с промышленным производством, проектировались и изготавливались (часто в опытных экземплярах) многоногие (обычно шестиногие) шагающие автоматы, транспортные роботы, способные перемещаться не только по гладким, но и по неровным поверхностям, преодолевать препятствия, предназначаемые для работы на пересеченной местности на Земле, на морском дне, на поверхностях планет и т.п. По отношению к этим разработкам близкими по научному содержанию являются исследования по двуногой ходьбе (в первую очередь В.В.Белецкого, Д.Е.Охоцимского и А.М.Формальского). Из исследований по теории транспортных роботов, приспособленных для работы в специальных условиях, следует особо отметить работы коллектива авторов РАН под руководством Ф.Л.Черноусько и В.Г.Градецкого по созданию теории роботов, способных перемещаться внутри трубопроводов.

Между тем в технике остается широкий спектр видов деятельности в специфических условиях и при особых требованиях для которых транспортные

роботы практически не разрабатывались. В различных отраслях народного хозяйства существует потребность в автономных транспортных средствах, способных перемещаться по различным конструкциям путем захватывания их элементов. Принципиально новым явилось то обстоятельство, что для удерживания на элементах конструкций при лазанитребуется использовать принцип механического захватывания.

При построении алгоритмов движения и систем управления таких транспортных роботов существенно упрощающим является то обстоятельство, что элемент неопределенности, свойственный задачам перемещения по «естественным» средам, сводится к минимуму. Конструкция и ее элементы, по которым необходимо перемещаться, заранее известна, и к ней можно приспособиться как выбором конструктивных элементов конечностей роботов, так и программированием движений. Нет необходимости усложнения алгоритмов, связанных, например, с необходимостью искать точки опоры.

Теоретические исследования научным основам проектирования таких роботов ведутся в последние годы на кафедре «Автоматы» СПбГПУ. В цикле проводимых исследований основное внимание обращается на задачи механики при взаимодействии конечностей робота с опорными элементами конструкций. В защищенной в 2000 году диссертации аспиранта кафедры Гуань Цзяня (КИР) рассматривались задачи механики транспортного робота, конечности которого оканчиваются наконечниками, упирающимися в опорные элементы так, что шасси подобного робота в целом оказывается подобным многопальцевому схвату.

Остались до сих пор не исследованы возможности создания роботов, все конечности которых оканчиваются схватами. Представляется, что именно такие транспортные роботы являются наиболее перспективными. Поэтому тема диссертации, посвященной постановке и решению задач механики транспортных роботов со схватами, является актуальной.

Основной целью в диссертации является обоснование основного принципа перемещения, исследование характеристик несущей способности и разработка научных основ проектирования схватов транспортных систем роботов, которые

имеют многозвенные конечности и способны перемещаться по различным конструкциям, когда удерживание осуществляется захватыванием, а перемещение осуществляется путем перезахватывания опорных их элементов.

Для достижения указанной цели в диссертации ставятся и решаются следующие задачи:

- систематизация сведений о типовых конструкциях, для перемещения по которым может предназначаться робот, определение способов захватывания опорных элементов конструкций и формулирование основных требований к роботам с несколькими конечностями;

- разработка принципиальных и схемных решений шасси транспортных роботов рассматриваемого типа, исходя из требований к базированию на всех фазах движения, обоснованный выбор числа и параметров конечностей;

- доработка теории механических захватных устройств зажимного типа применительно к использованию их в транспортных роботах;

- разработка методики определения характеристик несущей способности шасси транспортных роботов с несколькими конечностями с учетом способов захватывания;

- исследование некоторых динамических режимов, возникающих при перемещении транспортных роботов рассматриваемого типа.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- в различных отраслях народного хозяйства требуются подвижные автоматы - транспортные роботы с несколькими конечностями, способные перемещаться по конструкциям и выполнять различные технологические и вспомогательные операции;

- когда конструкции имеют расчлененные элементы, представляется наиболее подходящим способ удерживания шасси на этих элементах захватыванием с помощью механических захватных устройств зажимного типа -схватов и перешагивания путем перезахватывания;

- важнейшими из характеристик транспортных роботов рассматриваемого типа являются параметры несущей способности, определяемой соотношениями между предельно допустимыми значениями приложенных сил и моментов в состояниях статического и квазистатического равновесия;

- анализ решений задач расчета параметров несущей способности по разработанному методу позволяет устанавливать зависимости предельных значений сил и моментов от геометрических параметров шасси и конечностей и их изменение по фазам движения;

- при решении задач анализа несущей способности транспортных роботов рассматриваемого типа может быть существенным влияние упругости механизмов конечностей, различие жесткости может приводить к значительному снижению несущей способности;

- при решении задач динамики движений роботов при медленных и плавных движениях целесообразно к числу приложенных сил добавлять силы инерции,

- при решении задач динамики движений роботов для ударных процессов важна способность системы конечностей со схватами поглощать энергию удара, необходимо вводить самостоятельные характеристики несущей способности по отношению к ударному импульсу.

Методы исследования. При построении математических моделей и при решении задач геометрии, статики, кинематики и динамики транспортных роботов со схватами использовались методы аналитической геометрии, теоретической и аналитической механики, теории механизмов. При математическом моделировании и проведении на компьютере численных расчетов использовались универсальные программы ЫаЛеай и ЫаМаЬ. Научная новизна диссертации заключается в следующем: - систематизированы сведения о технических задачах, для решения которых целесообразно создавать транспортные роботы с несколькими конечностями, способные удерживаться на конструкциях с помощью схватов и перемещаться по ним путем перезахватывания;

- определены свойства конструкций и их элементов, характеризующие возможности их использования как опорных при перемещении транспортных роботов рассматриваемого типа;

- для задачи захватывания опорного элемента конструкции схватом конечности введено понятие области допустимых отклонений при захватывании в многомерном пространстве геометрических параметров;

- для задачи захватывания опорного элемента схватом конечности введено понятие области жесткого фиксирования после захватывания в многомерном пространстве обобщенных сил, разработана методика расчета ее границ;

- понятие области жесткого фиксирования обобщено на задачу удерживания на конструкции шасси с несколькими конечностями, снабженными схватами, разработана методика расчета ее границ;

- показано, что достаточно высокие значения показателей несущей способности шасси рассматриваемого типа обеспечиваются, только если в любой момент опорные элементы захвачены не менее, чем тремя схватами, в этих случаях достаточно учитывать только силы и можно пренебрегать моментами в схватах;

- понятие области жесткого фиксирования обобщено на задачу удерживания шасси с несколькими конечностями, снабженными схватами, на конструкции, разработана методика расчета ее границ;

- определено влияние на несущую способность шасси ограниченности моментов в шарнирах и упругости конечностей;

- введены показатели, определяющие способность удерживаться шасси на опорных элементах при воздействии импульсных сил.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались на научных семинарах кафедры «Автоматы» СПбГПУ и на ряде научных конференций в Санкт-Петербурге. Основное содержание диссертации отражено в трех публикациях.

Практическая ценность работы заключается в том, что в ней предложены принципиальные и схемные решения транспортных роботов нового

типа, обоснован выбор числа конечностей, разработана методика расчета несущей способности.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем диссертации 140 страниц, в тексте имеется 37 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследования, а также основные положения, выносимые на защиту, приводится краткий обзор содержания диссертации по главам.

Основной материал диссертации распределен по пяти главам.

В первой главе сначала дается краткий анализ современного состояния робототехники. Приводится общая многоаспектная классификация роботов. Осуществляется краткий обзор прикладных задач, которые могут и должны решать транспортные роботы. Отмечается, что шагающие транспортные роботы с конечностями, а не с колесными шасси ранее рассматривались, как перспективные преимущественно для передвижения по горизонтальной плоскости, возможно, с препятствиями, причем предполагается, что каждая конечность просто опирается о поверхность. Обращается внимание на особенности условий работы, требований к транспортным роботам, на принципы работы ходовых частей, на задачи, которые должны решать системы автоматического и автоматизированного управления. Формулируется наиболее актуальная научная проблематика применительно к транспортным роботам, шасси которых имеют конечности, оканчивающиеся схватами. Определяются задачи исследования в диссертации. Основной признана задача анализа несущей способности робота (шасси) на различных фазах движения при захватывании схватами всех конечностей или при отрыве некоторых из них. Отмечается, что при этом необходимо использовать опыт разработки методик определения несущей способности схватов манипуляционных роботов - механических захватных устройств зажимного типа.

Вторая глава начинается с классификации транспортных роботов, устанавливается место роботов с несколькими конечностями, оканчивающимися

схватами, в общей классификации, приспособленных для перемещения по различным конструкциям и сооружениям. Примерный общий вид шасси такого транспортного робота представлен на рис. 1. Кинематическая цепь каждой конечности должна иметь шесть шарниров с тем, чтобы схват имел шесть степеней подвижности относительно корпуса шасси.

Далее во второй главе приводятся примеры строительных и других конструкций, по которым может перемещаться транспортный робот рассматриваемого типа. Предлагаемая классификация таких конструкций, относимых к категории техногенных сред, приведена на рис. 2.

Рис.2

К числу рассматриваемых конструкций и сооружений и их фрагментов могут относиться стальные, бетонные и кирпичные стены зданий и помещений (как наружные, так и внутренние), памятники архитектуры и их фрагменты, монументальная скульптура, тоннели, ограждения, пучки арматуры железобетонных сооружении, строительные леса, мосты и эстакады, подъемные краны и другое подъемно-транспортное оборудование, буровые вышки мачты электропередачи и средств связи (в частности, ретрансляционных радиорелейных линий), телевизионные башни, большие емкости, корпуса и надстройки судов, конструкции космических и подводных аппаратов и станций, большие приемные и передающие антенны, трубопроводы, столбы, колонны, дымовые трубы, система труб в водотрубных котлах, стеллажи складов, несущие конструкции декорационных сооружений и т.д. Для всех этих объектов свойства элементов, которые используются для опоры схватов транспоргных роботов, могут существенно различаться. Элементы этих сооружений могут представлять собой гладкие или негладкие (ребристые или с отверстиями) панели, оболочки (жесткие и легкодеформируемые), балки и стержни различного сечения, решетки, фермы (плоские и пространственные), тросы, цепи, специальные конструкции для перемещения людей (лестницы, скобы и т.п.) и любые их сочетание (упорядоченные и неупорядоченные). Как типичная описывается задача перемещения транспортного робота по лестнице с периодически следующими друг за другом перекладинами или по ферме.

В третьей главе теория захватывания, разработанная ранее в монографии И.Б.Челпанова и С.Н.Колпашникова применительно к схватам малипуляционных роботов, перерабатывается для задачи захватывания неподвижных опорных элементов схватами конечностей. Формулируемые в этой главе задачи механики имеют существенную специфику, которая заключается в том, что не схват удерживает захватываемый объект манипулирования, а шасси робота удерживается с помощью схвата на неподвижном опорном элементе.

Сначала определяются геометрические условия правильности захватывания с учетом погрешностей относительного положения элементов схвата и опорного элемента. Вводятся понятие области допустимых отклонений перед

захватыванием и в процессе захватывания в многомерном пространстве обобщенных координат, формулируются подходы для расчета ее границ.

Далее ставится и решается задача определения характеристик несущей способности одного схвата с учетом особенностей возможных форм опорных элементов при и задаваемых в общем виде силах и моментах, задаваемых их составляющими по осям. Вводится понятие области жесткого фиксирования в шестимерном пространстве составляющих, для точек которой выполняются условия равновесия механической системы «схват - опорный элемент». Уравнения равновесия системы «схват-опорный элемент» имеют вид

0)

(2)

где главный вектор силы, Л/-вектор момента приложенных сил, реакции опорного элемента на губки схвата в точках контакта, - радиусы-векторы точек контакта, - усилие захватывания. В общем случае в точках контакта реакции имеют нормальные составляющие и касательные, обусловленные трением. Используется универсальный кинематический метод, при котором малые перемещения опорного элемента относительно схвата из исходного положения равновесия зададим приращением вектора и вектором

малого угла поворота. Изменения радиусов-векторов положений точек контакта задаются следующим образом

6 г, = 6го + Охг, + 61, (/ = 1,2.....т), (3)

После этого направления сил трения оказываются определенными, а составляющие векторов входят в число неизвестных, для которых

составляются дополнительные уравнения. Метод позволяет определять границы области жесткого фиксирования в аналитическом виде. Приведены формулы для предельно допускаемых значений сил и моментов для ряда задач, представляющих наибольший интерес.

На основе общей методологии расчета одиночного схвата в четвертой главе осуществляется определение в статических режимах несущей способности системы схватов, с помощью которых шасси робота удерживается на опорных элементах конструкции. Понятие области жесткого фиксирования обобщается на систему схватов Задача ставится следующим образом: как зная ОЖФ каждого схвата, построить ОЖФ для шасси в целом, удерживающегося на конструкции с помощью т конечностей со схватами. Составлена общая система уравнений равновесия для системы соединенных схватов. Считается заданным и известным шестимерный вектор приложенных сил и моментов, приведенный к началу системы координат он обозначается

Шестимерный вектор сил и моментов, приложенных к i — ому схвату со стороны шасси, обозначим через Л, = [F„o .F^ .F^o ,Л/, хо, Л/^ М ¡¡¿f. Из условия равновесия шасси получаем условие R = ZR,

или

[Fxo ,Fyo ,Fzo № хо, Муо, M¡of~ Е [F^ ,Fiyo ,F¡-o M, хо, М,уо. MK¿f

Векторы сил и моментов [F^ ,F1V0 .F^o .Л/, хо. M„M uo]T, заданные в единой базовой системе координат , линейным преобразованием

приводятся к системе координат каждого схвата. Здесь исходными

являются векторно-матричные соотношения

[Fa,F,y ,Fa,Mtx- Л/»» Ma]T=r^Fuo,FKVO,Fuo Wixo. MKVO, M^of

где r¡ - матрица размерности 3x3 направляющих косинусов системы координат относительно системы координат

Обосновывается практическая необходимость того, чтобы для удержания робота на опорных элементах было достаточно использовать только силы реакций, но не моменты. Показано, что в этом случае для обеспечения требуемой несущей способности шасси должно иметь четыре конечности, причем при перемещении все конечности отрываются от опор по одной, так что в любой момент удерживание должно осуществляться не менее, чем на трех схватах. В этих случаях задача определения несущей способности сводится к перебору дискретных состояний, в которых в разных сочетаниях происходит перемещение в разных схватах опорных элементов

В четвертой главе на основе доработанной теории захватывания ставятся и решаются конкретные задачи определения несущей способности шасси рассматриваемого типа на типовых конструкциях при некоторых вариантах их ориентации. Первой является задача перемещения по вертикальному стержню (балке) и удерживания на трех конечностях. Исследуются зависимости характеристик несущей способности на различных фазах перемещения робота в зависимости от значений геометрических параметров. Далее рассматривается задача перемещения робота с захватыванием перекладин вертикально поставленной лестницы (рис. 3). Определены варианты потери равновесия при различных условиях нагружения. Предложен и обоснован порядок перестановки конечностей с захватыванием последующих опорных элементов. Схема рекомендуемой последовательности перестановки схватов конечностей представлена на рис. 4. Установлено, каким образом изменяются параметры несущей способности шасси по фазам движения. Далее учитывается ряд дополнительных факторов, в частности, ограниченность моментов в шарнирах конечностей. Показано, что эти ограничения могут существенно уменьшать область жесткого фиксирования.

Рис. 3.

На простых моделях оценено влияние упругости в шарнирах конечностей и опорных элементов Показано, что упругость звеньев конечностей и их соединений обычно не приводит к сужению ОЖФ, если фактор упругости приводит к выравниванию сил реакций, но может приводить к снижению несущей способности, если приведенные коэффициенты упругости для конечностей существенно различаются.

Пятая глава посвящена постановке и решению некоторых задач динамики транспортных роботов рассматриваемого типа. Для случая медленных и плавных движений к числу действующих сил прибавляются силы инерции и далее рассматривается состояние, близкое к состоянию статического равновесия. Самостоятельного исследования потребовали задачи динамики при импульсных воздействиях. Показано, что при модели жесткого шасси с жесткими механизмами конечностей вследствие импульса обязательно происходит смещение опорных элементов во всех схватах. Если при этом перемещения достигают предельно допустимых значений, то произойдет срыв робота с опорной конструкции. Для типовой задачи и упрощенной ее математической модели получены оценки модуля предельно допустимого импульса. Если же предельные значения не достигаются, то окончания действия импульса в

зависимости от характеристик схвата происходит или возвращение в исходное состояние, или полученное перемещение сохраняется. Делается вывод о том, что необходимо вводить самостоятельные параметры, характеризующие устойчивость робота со схватами по отношению к импульсным воздействиям. Рассмотрены примеры.

Выводы сформулированы отдельно по главам, в концентрированном виде они представлены в Заключении.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В народном хозяйстве имеется потребность в создании транспортных роботов, способных перемещаться по различным конструкциям (техногенным средам) и выполняющим такие функции, как осмотр, очистка поверхностей, окраска, нанесение покрытий, прокладка кабелей, установка приборов и т.п. Для подобных роботов представляется перспективной схема шасси с несколькими конечностями, имеющими схваты.

2. При проектировании механизмов подобных роботов основными являются следующие этапы: формализация требований; определение основных принципов удерживания на опорных элементах, расчет параметров несущей способности роботов в статических и динамических режимах; разработка предложений по управлению конечностями при перешагивании.

3. Для расчета несущей способности шасси с несколькими конечностями в общем случае необходимо определять области жесткого фиксирования в шестимерном пространстве составляющих сил и моментов, практически достаточно рассматривать двумерные сечения этой области.

4. В тех случаях, когда шасси удерживается на опорных элементах конструкции не менее чем тремя схватами, в каждом из них достаточно учитывать только силы реакций и можно пренебрегать моментами.

5. При расчетном определении границ области жесткого фиксирования следует использовать кинематический метод, приводящий к задаче оптимизации линейного функционала при линейных ограничениях,

6. Аналитические оценки и расчеты показывают, что параметры несущей способности шасси при перешагивании могут существенно изменяться по фазам движения.

7. При определении параметров несущей способности шасси рассматриваемого типа в рамках разработанного метода можно учитывать ограничения на моменты в кинематических парах конечностей.

8. Влияние упругости элементов опорной конструкции и звеньев механизма самого шасси, с одной стороны, может сказываться положительно и приводить к выравниванию нагрузок на схваты, но может приводить к снижению несущей способности, вследствие упругих перемещений возможна потеря опоры в отдельных схватах.

9. Значительный практический интерес представляют задачи динамики роботов рассматриваемого типа при импульсных воздействиях. При этом механизмы схватов выступают в роли динамических поглотителей энергии удара. Решена простейшая одномерная задача ударного движения.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шапошников П.В., Никифоров C.O., Сосоров Е.В. Задачи кинематики транспортных роботов, перемещающихся по техногенным средам. // Материалы 2 международной конференции «Проблемы механики современных машин», т. 3. Улан-Удэ, 2003.

2. Шапошников ПВ. Роботы для перемещения по конструкциям // Материалы 4 Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах» Санкт-Петербург 2003

3. Шапошников П.В. Задачи механики роботов, перемещающихся по конструкциям периодической структуры. // Материалы XXXII Межвузовской научно-технической конференции. СПб, 2004.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97.

Подписано в печать АЛ, 04■ £00</, Тираж ДЭО.

Объем в пл. 4.. Заказ

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства СПбГПУ 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

Отпечатано на ризографе RN-2000 ЕР Поставщик оборудования — фирма "Р-ПРИНТ" Телефон: (812) 110-65-09 Факс: (812) 315-23-04

Р-8 5 8 9

ВВЕДЕНИЕ.

1. РОБОТОТЕХНИКА СЕГОДНЯ. ТРАНСПОРТНЫЕ РОБОТЫ: УСЛОВИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПО КОНСТРУКЦИЯМ И ТРЕБОВАНИЯ К ТРАНСПОТНЫМ РОБОТАМ.

1.1. Робототехника к началу XXI века.

1.2. Теория и конструкторские разработки транспортных роботов

1.3. Транспортные роботы: назначение и условия работы

1.4. Научная проблематика в области транспортной робототехники и задачи исследования в диссертации.

Выводы по главе 1.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ РОБОТОВ И ЭЛЕМЕН

ТОВ КОНСТРУКЦИЙ, ПО КОТОРЫМ OHM ДОЛЖНЫ ПЕРЕМЕЩАТЬСЯ

2.1. Классификация транспортных роботов.

2.2. Конструкции, по которым должен перемещаться транспортный робот и методология их описания.

2.3. Примеры элементов конструкций, по которым должен перемещаться транспортный робот.

2.4. Возможные способы захватывания сечений при перемещении транспортного робота.

Выводы по главе 2 гт.

3. ЗАДАЧИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СХВАТОВ КОНЕЧНОСТЕЙ С

ОПОРНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.

3.1. Геометрические условия возможности захватывания опорного элемента схватом конечности. Область допустимых отклонений.

3.2. Уравнения статики механической системы «схват - опорный элемент».

3.3. Кинематика малых перемещений опорного элемента в охвате и число точек контакта между ними.

3.4. Методика расчета несущей способности схватов и границ области жесткого фиксирования.

3.5. Определение несущей способности схвата при учете сил сухого трения.

Выводы по главе 3.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ШАССИ С СИС

ТЕМОЙ СХВАТОВ.

4.1. Принцип построения схем шасси транспортных роботов, конечности которых имеют схваты.

4.2. Расчет несущей способности шасси с учетом только сил реакций в схватах.

Выводы по главе 4.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ РОБОТОВ СО СХВАТАМИ.

5.1. Определение несущей способности шасси на вертикальном опорном стержне.

5.2. Определение несущей способности шасси на вертикальной лестнице при ограничениях только по предельным силам схватов. ф 5.3. Определение несущей способности конечности при ограничениях на усилия захватывания и на моменты в шарнирах

5.4. Определение несущей способности шасси при учете упругости элементов.

5.5. Типовые задачи динамики транспортных роботов с захватными устройствами.

5.6. Задачи динамики транспортных роботов с захватными устройствами при ударных воздействиях.

Выводы по главе 5.

В парке промышленных роботов (ПР) всех передовых стран большинство составляют манипуляционные роботы, воспроизводящие в работе манипуляци-онные движения рук человека при вьшолнении вспомогательных и технологических операций. Именно манипулядионным ПР посвящено большинство монографий и учебных пособий [1,13, 14, 15, 26,28, 30, 46, 54, 58, 59, 61, 76, 80, 91, 92, 93, 94, 95, 99, 104, 109, 115]. Тем не менее в робототехнике всегда были актуальными задачи транспортирования. Транспортные ПР принципиально не могут быть стационарными, они строятся на подвижных шасси и перемещают различные объекты на относительно большие расстояния автономно, без кинематических механических связей с неподвижно установленным оборудованием.

Обычно они представляют собой самоходные транспортные средства (платформы, тележки), предназначенные преимущественно для перемещения на расстояния, ограниченные только ресурсом питания, дальностью связи и возможностями средств навигации. Управление подобными роботами может осуществляться или автоматически, по сигналам автономной системы управления, или по командам оператора, или комбинированно. Отсутствие жесткого основания значительно усложняет техническую проблематику, но при перемещении по гладким горизонтальным поверхностям можно широко использовать опыт создания обычных транспортных средств, управляемых человеком.

Транспортные ПР в узком смысле (предназначенные для работы на производстве) на протяжении трех последних десятилетий разрабатывались в качестве средств колесного внутрицехового транспорта, как необходимый элемент интегрированных производственных систем [44, 101, 112, ИЗ]. В определенной связи с производственными задачами (контроль состояния поверхностей, очистка, нанесение меток и т.п.) были разработки транспортных роботов, приспособленных для перемещения по вертикальным стенам и по потолку, в их конструкциях для удержания на поверхностях обычно использовались вакуумные присоски [68,97].

С другой стороны, в других областях робототехники, которые не связаны с промышленным производством, проектировались и изготавливались (часто в опытных экземплярах) многоногие шагающие автоматы, транспортные роботы, способные перемещаться не только по гладким, но и по неровным поверхностям, преодолевать препятствия и в перспективе предназначаемые для работы на пересеченной местности на Земле, на морском дне, на поверхностях планет и т.п. По отношению к этим разработкам близкими по научному содержанию оказались исследования по двуногой ходьбе [12, 89, 107], проводившиеся с целью создания автономных роботов и механических протезов с самостоятельным приводом. Теория шагающих автоматов имеет длинную историю [7].

Между тем существует обширная область, для которой транспортные роботы практически не разрабатывались, хотя потребность в них очевидна. В различных отраслях народного хозяйства существует потребность в автономных транспортных средствах, способных перемещаться путем захватывания опорных элементов по различным конструкциям. В теоретических исследованиях, проводившихся на кафедре «Автоматы» и апробированных на ряде конференций [39, 40, 62, 63, 64, 65], совокупности разнообразных конструкций предложено объединять в понятии «искусственные среды» или «техногенные среды». Принципиально новым явилось то обстоятельство, что для удерживания на элементах конструкций при лазании требуется использовать принцип механического захватывания с помощью конечностей, заканчивающихся специальными наконечниками или схватами.

При построении алгоритмов движения и систем управления таких транспортных роботов существенно упрощающим ситуацию является то обсгоятельство, что элемент неопределенности, свойственный задачам перемещения по «естественным» средам, сводится к минимуму. Конструкция и ее элементы, по которым необходимо перемещаться, заранее известна, и к ней можно приспособиться как выбором конструктивных элементов конечностей роботов, так и программированием движений. Можно обойтись без адаптационных и интеллектуальных усложнений алгоритмов, связанных с необходимостью искать точки опоры. Поэтому перемещения по техногенным средам принципиально являются планируемыми, а возникающие задачи механики - детерминированными. Число работ с такой постановкой невелико, в первую очередь, следует упомянуть работы [17,18, 19] коллектива авторов из ИПМ посвященных механике таких роботов с несколькими конечностями, которые предназначены для перемещения внутри трубы, упираясь в ее стенки.

Однако многообразие техногенных сред велико. В таких условиях особую важность приобретает теоретическое, аналитическое исследование задач механики перемещения роботов с конечностями, снабженными захватными устройствами зажимного типа - схватами. Движение осуществляется за счет перехватывания опорных элементов конструкций. В силу сказанного тема диссертации представляется актуальной.

В данной диссертации поставлено целью сформулировать основные принципы перемещения, исследовать характеристики несущей способности и разработать научные основы проектирования систем схватов транспортных роботов, которые имеют многозвенные конечности и способны перемещаться по различным конструкциям, когда удерживание осуществляется захватыванием, а перемещение осуществляется путем перезахватывания опорных элементов конструкций.

Для достижения указанной цели в диссертации ставятся и решаются следующие основные задачи:

- систематизация сведений о типовых конструкциях, для перемещения по которым может предназначаться робот, определение способов захватывания опорных элементов конструкций и формулирование основных требований к таким роботам;

- разработка принципиальных и схемных решений шасси транспортных роботов с несколькими конечностями, исходя из требований к базированию на всех фазах движения, обоснованный выбор числа и параметров конечностей;

- доработка теории механических захватных устройств зажимного типа применительно к использованию их в транспортных роботах;

- разработка методики определения характеристик несущей способности шасси транспортных роботов с несколькими конечностями с учетом способов захватывания, упругости механизмов конечностей и других факторов;

- исследование некоторых динамических режимов , возникающих при перемещении транспортных роботов рассматриваемого типа.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- в различных отраслях народного хозяйства требуются подвижные автоматы - транспортные роботы с несколькими конечностями, способные перемещаться по конструкциям и выполнять операции осмотра, очистки и окраски поверхностей, механообработки;

- когда конструкции имеют расчлененные элементы, представляется перспективным способ удерживания на этих элементах с помощью их захватывания с помощью механических захватных устройств зажимного типа - схватов и перешагивания путем перезахватывания;

- важнейшими из характеристик транспортных роботов рассматриваемого типа являются параметры несущей способности, определяемой соотношениями между предельно допустимыми значениями приложенных сил и моментов в состоянии статического равновесия;

- анализ решений задач расчета несущей способности по разработанному методу позволяет устанавливать зависимости предельных значений сил и моментов от геометрических параметров шасси и конечностей и их изменение по фазам движения;

- при решении задач анализа несущей способности транспортных роботов рассматриваемого типа может быть существенным фактор упругости механизмов конечностей;

- при решении задач динамики движений роботов рассматриваемого типа целесообразно использовать различные приемы; в частности, при медленных и плавных движениях целесообразно к числу приложенных сил добавлять силы инерции, для ударных процессов важна способность системы конечностей со схватами поглотать энергию удара, имеет смысл вводить самостоятельные характеристики несущей способности по отношению к ударному импульсу.

Данная диссертация состоит из введения, пяти глав, Заключения и списка литературы.

Выводы по главе 5

1. При определении характеристик несущей способности шасси с конечностями, имеющими схваты, целесообразно использовать разработанные в главе 3 основные способы определения области жесткого фиксирования для системы схватов.

2. В пренебрежении моментами сил реакций в самих схватах и при учете только сил реакций задача определения параметров несущей способности сводится к перебору возможных состояний, в которых происходят малые смещения в некоторых схватах и определению сил из решения задач статики.

3. Параметры несущей способности изменяются в процессе движения шасси вследствие изменения положения схватов; расчет запасов несущей способности шасси следует производить для наиболее неблагоприятной ситуации.

4. При выполнении силовых операций рабочими органами транспортно робота необходимо базировать шасси так, чтобы все схваты занимали оптимальные позиции, обеспечивающие базирование при максимальных значениях технологических усилий.

5. При определении параметров несущей способности шасси рассматриваемого типа в рамках разработанного метода можно учитывать ограничения на моменты в кинематических парах конечностей. Для этого по разработанной методике на предварительном этапе определяются параметры конечности в целом, после чего используется та же методика, что ми при учете только ограниченности несущей способности схватов.

6. Влияние упругости элементов опорной конструкции и звеньев механизма самого шасси, с одной стороны, может сказываться положительно, когда приводит к выравниванию нагрузок на схваты, а с другой стороны, может приводить к нежелательным эффектам, если вследствие упругих перемещений возможна потеря опоры в отдельных схватах.

7. При решении задач динамики транспортных роботов рассматриваемого типа при медленном и плавном движении достаточно использовать принцип кинетостатики, добавляя к числу действующих сил силы инерции, а далее решая задачи квазистатики.

8. В пренебрежении упругостью элементов получается, что кратковременные импульсные воздействия неизбежно приводят к перемещениям элементов схватов относительно опорных элементов. При этом необходимо, чтобы для каждого схвата не происходил выход за пределы области допустимых отклонений.

9. Упругость элементов опорных конструкций и механизмов конечностей играет амортизирующую роль приводит к повышению запасов несущей способности по отношению к ударным воздействиям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В народном хозяйстве имеется потребность в создании транспортных роботов, способных перемещаться по различным конструкциям (техногенным средам) и выполняющим такие функции, как осмотр, очистка поверхностей, нанесение покрытий, прокладка кабелей, установка приборов и т.п. Для подобных роботов более всего подходит схема шасси с несколькими конечностями, имеющими схваты; при этом перемещение осуществляется путем последовательного перехватывания.

2. Основными являются следующие задачи: формализация требований; определение основных принципов удерживания роботов со многими конечностями на опорных элементах сред; программирование перемещений робота по типовым элементам; расчет параметров несущей способности роботов на последовательных фазах перемещений в статических и динамических режимах; разработка предложений по управлению конечностями; проработка компоновочных решений.

3. Конструкции, по которым должен перемещаться транспортный робот, в первую очередь характеризуются структурными крупномасштабными характеристиками. Однако для возможности перемещения по ним важны характерные особенности форм сечений элементов, которые используются, как опорные и захватываются схватами конечностей роботов при их перемещениях. Для расчета несущей способности шасси с несколькими конечностями в общем случае необходимо задавать области жесткого фиксирования (ОЖФ) в шестимерном пространстве составляющих сил и моментов.

4. В тех случаях, когда шасси удерживается на опорных элементах конструкции не менее, чем тремя схватами, в каждом из них достаточно учитывать только силы реакций и можно пренебрегать моментами. При этом для всего шасси необходимо строить ОЖФ по-прежнему в шестимерном пространстве составляющих сил и моментов.

5. При расчетном определении характеристик несущей способности всей системы схватов шасси, также характеризуемой ОЖФ, следует использовать кинематический метод, приводящий к задаче оптимизации линейного функционала при линейных ограничениях и являющийся общим методом для определения ОЖФ при произвольной геометрии рабочих элементов. В тех случаях, когда шасси удерживается на опорных элементах конструкции не менее, чем тремя схватами, в каждом из них достаточно учитывать только силы реакций и можно пренебрегать моментами.

6. Параметры несущей способности шасси при перешагивании могут существенно изменяться во время движения в первую очередь после раскрытия и отхода от опорного элемента очередного схвата.

7. При определении параметров несущей способности шасси рассматриваемого типа в рамках разработанного метода можно учитывать ограничения на моменты в кинематических парах конечностей. Для этого по разработанной методике на предварительном этапе определяются параметры конечности в целом, после чего используется та же методика, что ми при учете только ограниченности несущей способности схватов.

8. Влияние упругости элементов опорной конструкции и звеньев механизма самого шасси, с одной стороны, может сказываться положительно, когда приводит к выравниванию нагрузок на схваты, а с другой стороны, может приводить к нежелательным эффектам, если вследствие упругих перемещений возможна потеря опоры в отдельных схватах.

9. Значительный практический интерес представляют задачи динамики роботов рассматриваемого типа при импульсных воздействиях. При этом механизмы схватов выступают в роли динамических поглотителей энергии удара. В пренебрежении упругостью элементов получается, что кратковременные импульсные воздействия неизбежно приводят к перемещениям элементов схватов относительно опорных элементов. При этом необходимо, чтобы для каждого схвата не происходил выход за пределы области допустимых отклонений. Упругость элементов опорных конструкций и механизмов конечностей играет амортизирующую роль приводит к повышению запасов несущей способности при данном по отношению к ударным воздействиям.

Публикации автора по теме диссертации

1. Шапошников П.В., Никифоров С.О., Сосоров Е.В. Задачи кинематики транспортных роботов, перемещающихся по техногенным средам. // Материалы 2 международной конференции «Проблемы механики современных машин», т. 3. Улан-Удэ, 2003.

2. Шапошников П.В. Роботы для перемещения по конструкциям. // Материалы 4 Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах» СПб, 2003

3. Шапошников П.В.Задачи механики роботов, перемещающихся по конструкциям периодической структуры. // Материалы XXXII Межвузовской научно-технической конференции. СПб, 2004.

1. Автоматизация дискретного производства. / под ред. Е.И.Семенова и Л.И.Волчкевича. М.: Машиностроение - София: Техника, 1987.

2. Андре П., Кофман Ж-М., Лот Ф., Тайар Ж-П. Конструирование роботов. М.: Мир, 1986.

3. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1975.

4. Артоболевский И.И. Теория механизмов для образования плоских кривых. М.: Изд-во АН СССР, 1959 .

5. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975.

6. Артоболевский. И.И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие для инженеров, конструкторов, изобретателей. В 7-ми томах. М.: Наука, 1979.

7. Артоболевский И.И., Умнов Н.В. Некоторые проблемы создания шагающих машин. // Вестник АН СССР, 1969, № 2.

8. Аруин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М.: Машиностроение, 1989.

9. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учеб. для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991.

10. Батуев Г.С., Голубков Ю.В., Ефремов А.К., Федосов А.А. Инженерные методы исследования ударных процессов. М.: Машиностроение, 1977.

11. Бегун П.И., Шукейло Ю.А. Биомеханика. СПб: Политехника, 2000.

12. Белецкий В.В. Двуногая ходьба. М.: Наука, 1984.

13. Беяянин П.Н. Кинематические схемы, системы и элементы промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1992.

14. Белянин П.Н. Робототехнические системы для машиностроения. М.: Машиностроение, 1986.

15. Белянин П.Н. Состояние и развитие техники роботов. // Проблемы машиностроения и надежность машин. РАН, 2000, № 2, с. 85 96.

16. Бернпггейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М.: 1966.

17. Болотник Н.Н., Костин Г.В., Черноусько Ф.Л. Моделирование и оптимизация движения шагающего робота в трубе // Изв. РАН. МТТ. 1996. - №3.

18. Болотник Н.Н., Костин Г.В., Черноусько Ф.Л. Движение шагающего аппарата в тороидальной трубе // Изв. РАН МТТ. 1998. - №4.

19. Болотник Н.Н., Кумакшев С. А. О максимизации статической силы, развиваемой двузвенной ногой шагающего аппарата // Изв. РАН ММТ. -1997. №5.

20. Болотник Н.Н., Нанди Г.Ч. Об управлении равновесием робота вертикального перемещения // Изв. РАН МТТ. 1992. - №4.

21. Болотник Н.Н., Черноусько Ф.Л.Оптимизация параметров шагающего робота для движения в трубах // Изв. РАН. ММТ. -1995. №6.

22. Бордюг Б.А., Ларин В.Б., Тимощенко А.Г. Задачи управления шагающими аппаратами. Киев: Наук, думка, 1985.

23. Боренпггейн Ю.П. Исполнительные механизмы захватывающих устройств. Д.: Машиностроение, 1982

24. Бранков Г. Основы биомеханики. М.: Мир, 1981.

25. Брискин Е.С., Чернышев В.В., Малолетов А.В. О концепции проектирования шагающих машин. // Материалы 2 международной конференции «Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2003.

26. Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. М.: Высш. шк., 1986.

27. Вайсон А.А., Андреев А.Ф. Крановые грузозахватные устройства. Справочник. М. : Машиностроение, 1982.

28. Великович В.Б., Жаппаров Н.Ш., Кагановский И.П. Робототехника в России. М.; 1992.

29. Волков А.Н., Гончаров Б.Н., Дьяченко В.А., Клюкин В.Ю. Целевые механизмы автоматов. Учебн. пособие. -Л.ЛПИ, 1988.

30. Воробьев Е.И., Козырев Ю.Г., Царенко В.И. Промышленные роботы агре-гатно-модульного типа. М.Машиностроение, 1988.

31. Вукобратович М. Шагающие роботы и антропоморфные механизмы. М.: Мир, 1976.

32. Вульфсон И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия. Л.: Машиностроение, 1990.

33. Головин А.А., Гладков Ю.А. Механический аналог гусеницы./В сб. «Проблемы механики современных машин». Улан-Удэ, 2000.

34. Голубев Ю.Ф., Корянов В.В. Синтез движения шестиногого робота, залезающего на вертикальный столб.// Материалы 2 международной конференции «Проблемы механики современных машин». Улан-Удэ, 2003.

35. ГОСТ 25686-85 Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы. Термины и определения.

36. ГОСТ 8.127-74 Измерения параметров ударного движения. Термины и определения. Изд. Стандартов, 1974.

37. Градецкий В.Г., Рачков М.Ю., Москалев B.C. Робототехнические комплексы вертикального перемещения и их применение // Проблемы машиностроения и автоматизации. 1990. - №4.

38. Градецкий В.Г., Рачков М.Ю., Сизов Ю.Г., Ульянов С.В., Черноусько Ф.Л. Мобильные системы с роботами вертикального перемещения // Изв. АН СССР. Техн. Кибернетика. 1991. - №6.

39. Гуань Цзянь, Челпанов И.Б. Способы перемещения транспортных роботов по типовым конструкциям различных сооружений // Современные научные школы: перспективы развития: Матер, докл. научн. конф. С-Петербург, 1998.

40. Гуань Цзянь Кандидатская диссертация. Исследование механики транспортных роботов, предназначенных для перемещения по техногенным средам. СПбГТУ, 1999.

41. Гурфинкель B.C., Фомин С.В. Биомеханические основы построения движений. В кн. Некоторые вопросы механики роботов и биомеханики. Изд. МГУ, 1978.

42. Делиев СМ., Наков В.Н. Хващащи механизми за промишлени манипуля-тори и робота. София: Техника, 1982.

43. Динамика машин и управление машинами.// Под ред. Г.В.Крейнина. М.: Машиностроение, 1988.

44. Довбня Н.М., Кондратьев А.Н., Юревич Е.И. Роботизированные технологические комплексы в ГПС. Л.: Машиностроение, 1990.

45. Дюкенджиев Е. Биотехническая робототехника. Рига: Рижский технический университет, 1995

46. Жавнер В.Л., Крамской Э.И. Погрузочные манипуляторы. М.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1975.

47. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.: Физкультура и спорт, 1981.

48. Зенкевич C.JL, Ющенко А.С. Управление роботами. М.: изд. МГТУ им Н.Э.Баумана, 2000.

49. Знаменский И.С. Автоматизация демонстрационных устройств. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 2002.

50. Знаменский И.С., Челпанов И.Б. Демонстрационные роботы, предназначенные для использования на выставках и презентациях // Мат. межвузовской научной конф. СПбГТУ. СПб: Изд. СПбГТУ, 2001. С. 4-5.

51. Знаменский И.С., Челпанов И.Б. Отработка динамики демонстрационных роботов // Мат. межвузовской научной конф. СПбГТУ. СПб: Изд. СПбГТУ, 2002.

52. Зукас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф. и др. Динамика удара. М.: Мир, 1985.

53. Иванов А.А. Гибкие производственные системы в приборостроении. М.: Машиностроение, 1988.

54. Игнатьев М.Б., Кулаков Ф.М., Покровский А.М. Алгоритмы управления роботами-манипуляторами. JI.: Машиностроение, 1977.

55. Инженерные конструкции. Учеб. для вузов / В.Н.Голосов, В.В.Ермолов, Н.В.Лебедева и др.; Под ред. В.В.Ермолова. М.: Высш. шк., 1991.

56. Инженерные конструкции. Учебн. для вузов / Р.И.Берген, Ю.М. Дукар-ский, В.Б.Семенов, Ф.В.Расс; Под ред. Р.И.Бергена. 2-е изд.,М.: Высш. шк., 1989.

57. Кинематика, динамика и точность механизмов. Справочник. Под ред. Крейнина Г.В. М.: Машиностроение, 1984.

58. Козлов В.В., Макарычев В.П., Тимофеев А.В., Юревич Е.И. Динамика управления роботами. М.: Наука, 1984.

59. Коловский М.З., Слоущ А.В. Основы динамики промышленных роботов. М.: Наука, 1988.

60. Коренев Г.В. Введение в механику человека. М.:Наука, 1977.

61. Кочетков А.В., Челпанов И.Б., Бржозовский Б.М. Динамика промышленных роботов. Саратов: СГТУ, 1999.

62. Кочетков А.В., Челпанов И.Б., Будько И.А., Гуань Цзянь. Транспортные промышленные роботы, перемещающиеся по сооружениям и конструкциям// Автоматизация и современные технологии. 1997, №11.

63. Кочетков А.В., Челпанов И.Б., Будько И.А., Гуань Цзянь. Задачи проектирования транспортных роботов, перемещающихся по сооружениям и конструкциям // Автоматизация и современные технологии. 1997. - №9.

64. Кочетков А.В., Челпанов И.Б., Будько И.А., Гуань Цзянь. Транспортные промышленные роботы, перемещающиеся по сооружениям и конструкциям // Автоматизация и современные технологии. 1997. -№11.

65. Кочетков А.В., Челпанов И.Б., Будько И.А., Гуань Цзянь. Транспортные промышленные роботы, перемещающиеся по сооружениям и конструкциям // Сб. 75 лет отеч. школы электропривода: Тез. докл. научно-техн. семинара. 24-26 марта 1997. Санкт-Петербург, 1997.

66. Кочетков А.В., Челпанов И.Б., Гуань Цзянь. Роботы, перемещающиеся по сооружениям и конструкциям // Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении: Матер, междун. конф. Саратов, 1997.

67. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1981.

68. Краснослободцев В:Я., Скворцов В.Ю. Адаптивные пневмовакуумные захваты и опоры роботов. СПбГТУ. СПб., 1996.

69. Кротов J1.A., Шахпаронов В.В. Возведение промышленных зданий с применением легких металлических пространственных конструкций. М.: Стройиздат, 1985.

70. Курс теоретической механики. //Под ред. К.С.Колесникова. М.: изд. МГУ им. Н.Э.Баумана, 2000.

71. Ларин В.Б. Управление шагающими аппаратами. Киев: Наукова думка, 1980.

72. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. М.; Наука, 1979.

73. Макаров И.М., Топчеев Ю.И. Робототехника: история и перспективы. М.: Наука, Изд. МАИ, 2003.

74. Малов А.Н. Захватные устройства металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1972.

75. Маркеев А.П. Теоретическая механика. М. «ЧеРо», 1999.

76. Манилуляционные системы роботов/ Под ред. А.И.Корендясева. М.: Машиностроение, 1989.1. К

77. Мартыненко Ю.Г. Планирование движения интеллектуального мобильного робота в недетерминированной среде. // Мат-лы 2 международной конференчции «Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2003.

78. Металлические конструкции: Спец. курс: Учеб. пособие для вузов / Е.И. Беленя, Н.Н. Стрелецкий, Г.С. Ведеников и др.; Под ред. Е.И. Беленя Зе изд., М.: Стройиздат, 1991.

79. Механика машин.// Под ред. Г.А.Смирнова. М.: Высшая школа, 1996.

80. Механика промышленных роботов. В трех книгах./ Под ред. К.В.Фролова и Е.И.Воробьева. М.: Высшая школа, 1988.

81. Механические системы вакуумно-космических роботов и манипуляторов. Теория, расчет, проектирование, применение. Учебное пособие для вузов/ Под ред. Н.В.Василенко и К.Н.Явленского. Красноярск, МГП «РАСКО», 1998.

82. Мобильные роботы и мехатронные системы. Доклады междунар. школы-конфер., М.: МГУ, 1998.

83. Не счесть у робота профессий./ Под ред. П.Марша. М.: «Мир», 1987.

84. Никифоров С.О, Гуань Цзянь, Челпанов И.Б., Бальжанов Д.Ц. Транспортные роботы, предназначенные для перемещения по объектам техногенных сред. Материалы междунар. конференции « Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2000.

85. Никифоров С.О., Челпанов И.Б., Знаменский И.С., Соколов В.А., Манда-ров Э.Б. Демонстрационные роботы: цели создания, разновидности и задачи механики. // Мат-лы междунар. конференции « Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2000.

86. Никифоров С.О., Урмакшинова Е.Р., Челпанов И.Б., Бальжанов Д.Ц. К методологии создания демонстрационных роботов. // Мат-лы 2 междун. конф. «Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2003.

87. Образцов И.Ф., Ханин М.А. Оптимальные биомеханические системы. М.: Медицина, 1989.

88. От махин до роботов.// Ред.-сост. М.Н.Ишков. М.: Современник, 1990.

89. Охоцимский Д.Е., Голубев Ю.Ф. Механика и управление движением автоматического шагающего автомата. М.: Наука, 1984.

90. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. 4-ое изд. J1.: Политехника, 1990.

91. Пеньков В.Б. Механика манипуляционных систем. Тула: изд. ТПИ, 1990.

92. Петров Б.А. Манипуляторы. М.: Машиностроение, 1984.

93. Попов Е.П. Робототехника и гибкие производственные системы. М.: Наука, 1987.

94. Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники: введение в специальность. Учебник для вузов. М.: ВШ. 1990.

95. Попов Е.П., Юревич Е.И. Робототехника. М.: Машиностроение, 1984.

96. Проектирование и разработка промышленных роботов./.Под ред. П.Н.Белянина и Я.А.Шифрина. М.: Машиностроение, 1989.

97. Скворцов В.Ю. Удерживающие и захватные системы роботов-стеноходов. Канд. Диссертация: СПбГТУ, 1996.

98. Слюсарев А.Н., Малахов М.В., Нейбергер Н.А. Механические системы промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1992.

99. Смольников Б.А. Проблемы механики и оптимизации роботов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991.

100. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1983.

101. Сюн Цзянь Методы расчета характеристик и исследование динамики робокаров. Канд. Диссертация. ЛГТУ, 1991

102. Талдыкин М.В. Шагающий механизм на основе упругой волнообразно деформируемой поверхности./ В сб. «Проблемы механики современных машин». Улан-Удэ, 2000.

103. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. 5-ое изд., М.: Наука, 1985.

104. Топчеев Ю.И., Макаров И.М. Люди и роботы. М.: Изд МАИ, 1999.

105. Урмакшинова Е.Р., Никифоров С.О., Челпанов И.Б. Задачи конструирования демонстрационных роботов// Мат. I междун. научно-практич. конференции «Соврем, проблемы машиностроения и приборостроения». Томск: SST. 2003.

106. Урмакшинова Е.Р. Методы расчета и проектирования антропоморфных демонстрационных роботов. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 2003.

107. Формальский A.M. Перемещение антропоморфных механизмов. М.: Наука, 1982.

108. Цывильский В.Л. Теоретическая механика. М.: Высшая школа, 2001.

109. Челпанов И.Б. Устройство промышленных роботов. СПб: «Политехника», 2001.

110. Челпанов И.Б., Колпашников С.Н. Схваты промышленных роботов. JL: Машиностроение. Ленингр. отд., 1989.

111. Челпанов И.Б., Бржозовский Б.М., Кочетков А.В., Колпашников С.Н. Стандартизация и испытание промышленных роботов. Изд. СГТУ, Саратов, 1998.

112. Челпанов И.Б., Гуань Цзянь. Задачи механики перемещения шагающего робота по трубам // Фундаментальные исследования в технических университетах: Матер, научно-технической конф. 25 26 июня 1998. - Санкт-Петербург, 1998.

113. Челпанов И.Б. Транспортные роботы для перемещений по техногенным средам. Мат. 1 Всеросс. конф. по мехатронике, 2000.

114. Челпанов И.Б., Никифоров С.О., Знаменский И.С., Соколов В.А. Демонстрационные роботы: цели и реализация. Мат. Всеросс. научно-технич. конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий»,- Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2001.

115. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н., Градецкий В.Г. Манипуляционные роботы. М.: Наука, 1989.