автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Система передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса

На правах рукописи

МАСЛОВ ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СИСТЕМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНОГО МОБИЛЬНОГО РОБОТА СВЕРХЛЕГКОГО КЛАССА

I Специальность 05.02.02 -

машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ

эй степени

Г)

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ковров 2006

Работа выполнена на кафедре автоматики и управления ГОУ ВПО «Ковровская государственная технологическая академия им. В.А.Деггярева».

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

- доктор технических наук, профессор Сазыкин Юрий Михайлович

- доктор технических наук, профессор Егоров Игорь Николаевич

- кандидат технических наук, доцент Баунин Владимир Геннадьевич

ОАО «Ковровский электромеханический завод»

Защита состоится « -45"» Щ-О4Ча^200 ^ года в { Ь-00 час, на заседании диссертационного совета Д 212.090.01 Ковровской государственной технологической академии по адресу: 601900, г.Ковров, ул. Маяковского, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ковровская государственная технологическая академия им. В.А.Дегтярева».

Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан « ^Ъ » мХиЯ^ 200бг.

Ученый секретарь ¡/ I

диссертационного совета Д 212.090.01 / /

кандидат технических наук, доцент /Г^ч М.Ю.Тимофеев

-М2.С4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Одним из перспективных и необходимых направлений современной робототехники является создание наземных мобильных роботов (МР), предназначенных для предотвращения терактов, направленных на уничтожение гражданского населения и разрушение объектов человеческой деятельности. В состав подобных роботов входит манипуляционная система для работы с исследуемыми объектами, транспортная система, предназначенная для доставки манипуляцион-ного оборудования к месту проведения операции, а также система управления МР, предназначенная для дистанционного управления его исполнительными узлами.

Различными аспектами создания и применения МР специального назначения занимается ряд отечественных научных и производственных организаций, среди которых необходимо отметить НИИ СМ МГТУ им. Н.Э.Баумана, ЦНИИ РТК, РНЦ "Курчатовский институт", ГосИФТП, ВНИИТРАНСМАШ, СПбГТУ, ЦНИИ МО РФ, ЦСТ ФСБ России, АГЗ МЧС России, МИРЭА, ОАО "СКБ ПА" (г. Ковров), ОАО "КЭМЗ" (г. Ковров) и др. Среди зарубежных предприятий, работающих в области мобильной робототехники специального назначения, — фирмы REMOTEC, Foster-Miller, Cybermotion (США), Alvis Logistics, Lockheed Martin (Великобритания), Cybernetix, Giat Industries (Франция), Telerob (Германия) и др.

Несмотря на значительные успехи в развитии теории и практики построения роботов специального назначения, некоторые задачи, связанные с созданием МР сверхлегкого класса, решены не в полной мере. Анализ показывает, что актуальной в специальной робототехнике является проблема разработки системы передвижения колесного МР сверхлегкого класса (далее колесного МР)

Целью работы является обоснование взаимосвязей элементов системы передвижения для обеспечения высокой проходимости колесного МР.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие основные задачи:

1. Анализ существующих образцов колесных МР, их характерных особенностей, требований, предъявляемых к их системе переРОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

ОЭ 200 ¿¡кт У^

движения. Анализ теории проектирования наземной транспортной техники и планетоходов применительно к задаче разработки системы передвижения колесного МР.

2. Построение системы передвижения колесного МР с учетом взаимосвязей ее элементов.

3. Обоснование метода определения параметров приводов системы передвижения колесного МР.

4. Обоснование метода определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного МР и оценки его проходимости.

5. Разработка методики проектирования системы передвижения колесного МР.

Методы исследований. Основные результаты работы получены с использованием теоретических и экспериментальных методов исследований, базирующихся на положениях теории автоматического управления, теории проектирования наземной транспортной техники, теории проектирования планетоходов, математического моделирования динамических систем, теории планирования эксперимента. Методологическую и теоретическую основу составили труды Солодов-никова В.В., Попова Е.П., Юревича Е.И., Ющенко A.C., Ксеневича И.П., Кемурджиана A.JL, Авотина Е.В., Болховитинова И.С., Маленкова М.И., Бурдакова С.Ф., Мирошника И.В., Беккера М.Г., Вульфсо-на И.И. и других ученых.

Научная новизна работы заключается в:

• разработке компоновочных схем системы передвижения колесного МР на базе групповых приводов и мотор-колес;

• обосновании метода определения параметров приводов системы передвижения колесного МР;

• обосновании метода определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного МР и оценки его проходимости;

• обосновании областей применения альтернативных вариантов построения системы передвижения колесного МР на базе групповых приводов и мотор-колес.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• разработана методика проектирования системы передвижения колесного МР;

• определены параметры групповых приводов и мотор-колес альтернативных вариантов построения системы передвижения колесного МР;

• получены сравнительные тяговые, разгонные, скоростные и энергетические характеристики альтернативных вариантов построения системы передвижения колесного МР на базе групповых приводов и мотор-колес.

Реализация результатов работы. Полученные результаты использовались в рамках совместных работ по созданию колесных МР, проведенных НИИ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, ОАО "СКВ ПА" (г.Ковров) и ОАО "КЭМЗ" (г. Ковров) по заказу ЦСТ ФСБ России, а именно, научно-исследовательской работы "Всплеск", опытно-конструкторских работ "Вездеход-ТМЗ", "Вездеход-Плюс" и "Везде-ход-ТМ5".

Разработанная методика проектирования системы передвижения колесного МР внедрена в процесс разработки роботов специального назначения в ОАО "СКВ ПА".

Апробация работы. Основные результаты исследований и разработок докладывались на XV-й Международной научно-технической конференции "Экстремальная робототехника" (Санкт-Петербург, 2004), IX Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2005), заседании кафедры автоматики и управления КГТА (Ковров, 2005).

Публикации. По материалам, изложенным в диссертации, опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 196 страниц. Работа содержит 169 страницы машинописного текста, 71 рисунок, 13 таблиц, библиографический список из 95 наименований и 7 приложений на ¡5 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении излагаются общие проблемы создания колесных МР, в том числе проблемы разработки систем передвижения, обосновывается актуальность научных исследований, формулируется научная проблема и решаемые задачи.

В первой главе проведен анализ областей применения и состава колесных МР. Рассмотрены существующие образцы и определены характерные особенности колесных МР. Определены требования, предъявляемые к системе передвижения колесного МР. Проведен анализ теории проектирования наземной транспортной техники и планетоходов применительно к задаче разработки системы передвижения колесного МР.

Колесные МР - это дистанционно-управляемые машины, предназначенные для поиска и обезвреживания взрывных устройств (ВУ), размещенных в труднодоступных местах внутри или снаружи зданий и сооружений, под днищем или внутри транспортных средств, внутри урн и контейнеров, в местах оборудованных для массового отдыха людей и т.п. К характерным особенностям роботов данного класса относятся малые массогабаритные характеристики (суммарный вес не более 50кг, габаритные размеры не более 650мм*550мм><250мм), возможность доставки к месту проведения операции любым видом автотранспорта, возможность погрузки, выгрузки или переноски одним оператором без применения вспомогательных устройств, колесный или комбинированный движитель системы передвижения транспортной машины робота.

Система передвижения колесного МР является одной из наиболее важных систем, поскольку при жестком ограничении массогабаритных характеристик должна обеспечивать высокие показатели проходимости и маневренности робота при поиске и обезвреживании ЗУ б труднодоступных местах. Обзор существующих образцов колесных МР показывает, что их системы передвижения, как правило, включают в себя автономные источники энергии (электрические, топливные), электродвигатели (реже двигатели внутреннего сгорания), механические трансмиссии (реже электромеханические), распределительные устройства и движитель со всеми ведущими колесами. В этих системах кру-

тящий момент от двигателей через редукторы передается одновременно на ряд колес движителя посредством наружных распределительных передач (ременных, цепных, зубчатых, роликовых). Крутящий момент может передаваться как на колеса одной оси транспортной машины, так и на колеса, расположенные вдоль ее бортов (рис. 1).

Мк

К

-н-

ЙМП

1к М

мса

Мер

и ма ¡р ма

Мк

Mc.fl )к М

Рис.1. Схемы передачи крутящего момента на колеса транспортной машины: а- распределительная передача на колеса одной оси машины; б - распределительная передача на колеса расположенные вдоль борта

машины

Двигатели и редукторы устанавливаются в продольной или поперечной плоскости транспортной машины (ближе к бортам) и располагаются либо внутри ее корпуса, либо снаружи в защитных кожухах. Такие схемы позволяют сократить объем занимаемого приводами пространства, снизить массогабаритные характеристики системы передвижения, упростить задачу размещения приводов внутри корпуса транспортной машины робота. Основные недостатки приведенных схем заключаются в низкой надежности распределительных передач, неудобстве их обслуживания в процессе эксплуатации, а также невозможности быстрой замены в случае выхода из строя.

Основные требования, предъявляемые к системе передвижения, формируются исходя из функционирования колесного МР в условиях городской инфраструктуры (движение внутри зданий и сооружений, на улицах, тротуарах, газонах и т.п.) и ограничений, накладываемых на его массогабаритные характеристики. Система передвижения должна обеспечивать возможность движения (со скоростью не менее 1м/с) и разворота робота на твердых (асфальт, бетон, мрамор, паркет,

линолеум) и рыхлых (грунт, песок, мелкий гравий, снег, трава) поверхностях, возможность движения робота на подъемах (с уклоном не менее 20°), преодоления пороговых препятствий (высотой не менее 100 мм) и канав (глубиной не менее 50 мм и шириной не менее 150 мм).

Обзор литературы по исследованиям в области проектирования и создания МР выявил отсутствие методов определения параметров приводов, тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик, их систем передвижения, а также методов оценки проходимости роботов. Поэтому в первой главе приведен краткий обзор методов проектирования систем передвижения транспортных машин общего назначения (автотранспорт, транспорт повышенной проходимости и т.д.), а также проанализированы теоретические основы создания и исследования планетоходов.

Во второй главе приводится функционально-структурная схема системы передвижения колесного МР, разрабатываются компоновочные схемы системы передвижения, а так же обосновывается метод определения параметров, входящих в нее приводов.

Основным признаком системы передвижения колесного МР является наличие трех основных механизмов: двигательного, передаточного и исполнительного (рис. 2).

I---» Бортовая система управления движением «

Система передвижения

ПриЬода

I Двигатель |

Г

| Трансмиссия!

Распределительные

Двигатель

I

¿1 Гр

[Трансмиссия]

устройства ^

I I

Распределительные

¿1

устройства

Движитель

управляющие воздействия информационные потоки силовое ънергопотоки

Рис.2. Упрощенная функционально-структурная схема системы передвижения колесного МР

В соответствии с приведенной схемой структура системы передвижения может иметь либо вид двигатель - трансмиссия - распределительные устройства - движитель (при групповых приводах), либо вид двигатель - трансмиссия - движитель (при индивидуальных приводах), что продиктовано стремлением к уменьшению массогабарит-ных характеристик робота. Под приводами системы передвижения понимается совокупность двигателей, трансмиссионных и распределительных устройств, приводящих колеса в движение и обеспечивающих требуемые показатели проходимости робота. В составе системы передвижения предпочтительнее применить приводы электромеханического типа, поскольку в качестве бортового источника энергии целесообразно использовать подзаряжаемые аккумуляторные батареи. Это позволит не только решить проблему передачи энергии от источника к движителю при любой колесной схеме, но и упростить задачу питания манипуляционной системы и системы управления роботом.

При разработке компоновочной схемы системы передвижения, определяющей взаимосвязи ее элементов, необходимо учитывалась колесная схема транспортной машины, способы размещения приводов, наличие или отсутствие распределительных устройств, а также способы сопряжения приводов с колесами движителя.

Исходя из ограничений, накладываемых на габаритные размеры робота и требуемой высоты пороговых препятствий, которые он должен преодолевать, рассматривались два варианта колесных схем его транспортной машины: схема 4x4 и схема бхб. Основываясь на анализе влияния числа осей на показатели проходимости и маневренности робота, был сделан вывод о превосходстве колесной схемы 6x6.

Учитывая конфигурацию трехосной колесной схемы транспортной машины робота, разработаны два варианта построения компоновочных схем его системы передвижения: на базе групповых приводов и на базе мотор-колес.

Система передвижения колесного МР на базе групповых приводов основана на известных схемах передачи крутящего момента от двигателей через редукторы и распределительные передачи на ряд колес движителя (рис. 1). Отличие заключается в том, что распределительные передачи располагаются внутри корпуса транспортной

машины для исключения их повреждения или обрыва в процессе движения колесного МР по опорной поверхности (рис. 3).

Рис. 3. Компоновочная схема системы передвижения на базе групповых приводов: 1 - ременная (цепная) передача; 2 - электродвигатель; 3 - планетарный редуктор; 4 - червячный редуктор

Альтернативный вариант построения системы передвижения колесного МР основан на применении индивидуальных приводов. В этом случае каждое колесо движителя приводится от отдельного привода, который устанавливается в/на корпусе транспортной машины робота или же располагается в ступице колеса (так называемое мотор-колесо) (рис. 4).

мса

Мер

Mf

Д

Ш4Й!)

& ма ^ мр )к мк

а б

Рис. 4. Схемы передачи крутящего момента на колеса транспортной машины: а - отдельный привод в/на корпусе машины для каждого колеса;

б - мотор-колесо

Поскольку размещение большого числа приводов в/на корпусе трехосной транспортной машины робота является труднореализуемой задачей, в системе передвижения целесообразнее применить мотор-колеса (рис. 5).

Рис. 5. Схема мотор-колеса системы передвижения: / - узел подвески; 2 - уплотнение; 3 - ступица колеса; 4 - устройство отбора мощности; 5 - цилиндрическая передача; 6- планетарный редуктор;

7 - электродвигатель

В этом случае компоновочная схема системы передвижения формируется установкой требуемого числа мотор-колес вдоль бортов транспортной машины робота. Устройство отбора мощности может быть использовано для отвода части полезной мощности от электродвигателя за пределы мотор-колеса при построении схемы адаптивного движителя системы передвижения колесного МР.

Во второй главе также обосновывается метод определения параметров приводов системы передвижения колесного МР, заключающийся в определении величины сил сопротивления его движению на колесах движителя с целью выбора требуемых моментных и скоростных характеристик электродвигателей, передаточных отношений

А

3

2 1

редукторов и распределительных устройств, а также оценки их работоспособности. На рис. 6 приведена последовательность действий при определении параметров приводов системы передвижения колесного МР.

Рис. 6. Последовательность действий при определении параметров приводов системы передвижения колесного МР

Исходя из требований по проходимости, предъявляемых к колесному МР, были выделены случаи его взаимодействия с поверхностью, характеризуемые наибольшей величиной сил сопротивления его движению. К указанным случаям относятся: случаи установившегося движения робота (прямолинейного движения на подъемах, бортового разворота на горизонтальных поверхностях) и случаи неустановившегося движения робота (разгона на подъемах, торможения на спусках, наезда на пороговые препятствий высотой меньшей или равной радиуса колес, наезда на пороговые препятствия высотой выше радиуса колес). Статические нагрузки при установившемся движении используются для определения моментных и скоростных характеристик электродвигателей, передаточных отношений редукторов и распределительных устройств. Динамические нагрузки при неустановившемся движении используются для проверки электродвигателей на нагрев (совместно со статическими) и оценки работоспособности механических передач (редукторов и распределительных устройств). Значения нагрузок, действующих на приводы системы передвижения колесного МР, а также их параметры предложено определять на основе зависимостей (дополненных экспериментально определенными значениями коэффициентов сцепления и качения, применяемых в системе передвижения робота, колес с различными поверхностями), приведенных в методах оценки тягово-динамических характеристик наземных транспортных машин, энергетического расчета исполнительных устройств систем автоматического регулирования, проектирования механических передач.

В третьей главе обосновывается метод определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного МР и оценки его проходимости, определяются области применения предложенных вариантов построения системы передвижения колесного МР.

С целью исключения материальных и временных затрат, связанных с изготовлением, испытанием и доработкой экспериментальных образцов колесных МР, предложено определять характеристики их систем передвижения и оценивать их проходимость с учетом взаимного влияния параметров приводов системы передвижения (моментных и скоростных характеристик), характера взаимодействия движителя с поверхностью (отрыва колес от поверхности, удара колес о препятствия и т.п.), параметров робота (веса, размеров транспортной машины, местоположения манипуляционного оборудования

и т.п.) и характера его движения по поверхности (линейных и угловых ускорений, скоростей и перемещений) (рис. 7).

Рис. 7. Последовательность действий при определении характеристик системы передвижения колесного МР и оценки его проходимости

Система уравнений, описывающих взаимодействие колесного МР с поверхностью, не имеет аналитического решения, позволяющего учитывать отрыв колес от поверхности, нелинейность тяговых усилий и сил сопротивления движению на колесах движителя, усилий в подвесках и т.п. Для учета нелинейностей предложено на основе полученных систем уравнений разрабатывать соответствующие компьютерные модели в среде МсиЬаЬ 6.1, Бтгйтк.

Определение характеристик системы передвижения колесного МР и оценка его проходимости проводились для случаев его движения на горизонтальной поверхности и подъеме, бортового разворота на горизонтальной поверхности, преодоления пороговых препятствий (высотой меньшей или равной радиуса колес, высотой выше радиуса колес). Основные допущения, принятые при разработке систем уравнений, заключаются в отсутствии проскальзывания колес в продольном и поперечном направлениях, неизменности кпд и абсолютной жесткости механических передач, абсолютно жесткой связи колес с транспортной машиной во всех направлениях, кроме вертикального, абсолютной жесткости транспортной машины с установленным ма-нипуляционным оборудованием.

Система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих движение колесного МР на горизонтальной поверхности и подъеме, имеет вид:

= Ш эш(ф0 + ф) -<7зт(а + ф)/Бт(ф0 + ф) - МподЩ) - Мк = Мр/ БШ(ф0 + ф) + Мф2/ соэ(ф0 + ф) +

я __в _

+ 2Х'1 (ф) - £ Р^ра 1(ф)-С вт(а + ф)

(=1 /=1 ,

где х, ф - обобщенные координаты по продольному перемещению и углу поворота робота; М, С - масса и вес робота; Jrlp - приведенный к поперечной оси (проходящей через линию контакта задних колес с поверхностью) момент инерции робота; Мпод - момент подвески, определяемый усилиями, возникающими в подвеске и покрышке /-го колеса; Рт1 - тяговое усилие, реализуемое /-м колесом; Р^ - сила сопротивления качению /-го колеса; 1 (ф) - единичная функция, обра-

щающаяся в нуль в момент отрыва колес от поверхности; и - общее число колес; / - геометрический параметр, определяющий расстояние от точки контакта задних колес с поверхностью до центра тяжести робота; а - угол наклона поверхности; ф0 - угол между осью х и геометрическим параметром I.

Уравнение движения привода с нерегулируемыми механическими передачами, без учета момента инерции грунта перемещаемого колесами, имеет вид:

( - г V

Фа

1 .ил +

1

и2х\

I

Ы 1=1

где фд - угловая скорость вращения вала двигателя; 3д - момент инерции якоря двигателя и связанных с ним напрямую редукторов; 3к1 - момент инерции 1-го колеса; Мд - вращающий момент на валу двигателя; Ма - момент сопротивления движению на /-ом колесе; т, - масса, перемещаемая 1-м колесом; и, ц — общее передаточное

число и общий кпд механических передач; и - общее число колес; г радиус колес.

На рис. 8 приведена компьютерная модель движения колесного МР на горизонтальной поверхности и подъеме, разработанная на основе приведенных дифференциальных уравнений.

Рис. 8. Компьютерная модель движения колесного МР на горизонтальной поверхности и подъеме

Система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих бортовой разворот колесного МР на горизонтальной поверхности, имеет вид:

л/2

J„pii> = -Mxl sin(<p0 + ф) - Myl cos(90 +ф)+а£(/>|Я(-Pflsignx) +

i-i

n л

+ъ Pf, sigrú) - £ Py¡ l, signy

/«л/2+1 /-1

л/2

• Ш = -Mplsin(90 + ф)-Л/ф2/со8(ф0 +Ф) + £(Рт -PflSignx)-

м

- ¿(^-v^)

/^я / 2+1

к т

Му = Мф2/sin(90 +ф)-Мр/ со<ф0 +ф)+£ «gn¡v - £ signy

í-i /-i ,

где обобщенная координата по поперечному перемещению робота; J„p - приведенный к вертикальной оси (проходящей через точку пересечения осей симметрии транспортной машины) момент инерции робота; Py¡ - сила сопротивления развороту МР на i-ом колесе; к, т -

число отстающих и забегающих колес при развороте робота; a, b -геометрические параметры, определяющие расстояние от продольной оси симметрии транспортной машины до колес левого и правого бортов; / - геометрический параметр, определяющий расстояние от вертикальной оси до центра тяжести робота.

На рис. 9 приведена компьютерная модель бортового разворота колесного МР на горизонтальной поверхности.

Рис. 9. Компьютерная модель бортового разворота колесного МР та горизонтальной поверхности

Система нелинейных дифференциальных уравнений, описываю- <

щих преодоление колесным МР порогового препятствия имеет вид:

Зпрф = МП вт( <р0 +<р)-в э1п(а+<р)1 зт(<р0 + ф)- Мпод\{д>) -Мх = Мф15т(0>о + 9?) + Мф21 со$(9?0 + <р) +

М (=1 ■>

где 1 (х) единичная функция, обращающаяся в нуль в момент отрыва колес от кромки препятствия; Jnp - приведенный к задней оси транспортной машины момент инерции МР; М^ - момент удара,

возникающий в результате наезда колес на препятствие; Р^ - сила

удара, возникающая в результате наезда колес на препятствие; I - геометрический параметр, определяющий расстояние от центра задних колес до центра тяжести МР.

На рис. 10 приведена компьютерная модель преодоления колесным МР порогового препятствия.

Рис. 10. Компьютерная модель преодоления колесным МР порогового препятствия

Теоретически определенные, для предложенных вариантов построения системы передвижения колесного МР, средние значения суммарных токов двигателей, тяговых моментов на колесах, времени разгона робота, его линейных и угловых скоростей движения на различных поверхностях приведены в сводной таблице 1 (в скобках приведены значения для системы передвижения колесного МР на базе групповых приводов).

Таблица 1

Поверхность Двиясенве по горязоятш&ной поверхности Движение на аоямм 20° Разворот на горизонтальной поверхности

л Нш с V, м/с А Ни с V, м/с А Н-ы с да. рай/с

Сухой асфапьт 6.7 (5.<) 44 (21) ! (10.4) 3.1 (3 1) 17.4 (14.3) 11.5 (5.5) 12 (20.5) 3 (2.5) 34.7 (27.6) 23.8 (16-2) 9.6 (15.2) 13.8 (13-1)

Сухой песок 14 2 (11,7) 9.6 (5 7) X X 29.4 (24.3) 20.7 (12-3) X X X X X X

Влхкный песок 15.8 (И) 10.5 («8) X X 30.9 (25.5) 21 (14.8) X X X X X X

Влажная грунтовая дорога 13 7 (114) 89 (5 2) X X 28.8 (23.8) 191 (Н.2) X X X X X X

Сухая фунтовая дпрогя X X 85 (12.2) 3 (2.8) X X 13.2 (24.3) 2.9 (2.7) 28.1 (22.4) 17.3 (11.6) 7.5 (12 9) 14.3 (13.5)

Мелкий гравий X X X X X X X X 37.5 (30) 26.3 (17.7) X X

Денолеуы X X X X X X X X 31.« (25.4) 19.6 (13.3) X X

Предельный угол наклона подъема (на твердой поверхности), преодолеваемого колесным МР составил: 28,5° - для системы передвижения на базе мотор-колес; 22° - для системы передвижения на базе групповых приводов. Максимальная высота преодолеваемого колесным МР порогового препятствия составила: 157 мм - для системы передвижения на базе мотор-колес; 100 мм - для системы передвижения на базе групповых приводов.

Основываясь на результатах сравнительного анализа, был сделан вывод об областях применения предложенных вариантов построения системы передвижения колесного МР. Построение системы передвижения на базе групповых приводов целесообразно при преимущест-

орцилм Аллллшлшшлоащш илполопт Л/ГР втгтт{ ттъттгхгж тя лллт'чгл-

имПиит ----г-Р" А. д» Ж^ 1^11 ^ДОШЩ II

ний, а также на прилегающих к ним территориях, характеризуемых твердыми поверхностями, небольшими углами подъемов и невысокими пороговыми препятствиями. При функционировании колесного МР в условиях слабопересеченной местности предпочтительнее построение его системы передвижения на базе мотор-колес.

В четвертой главе подтверждается достоверность предложенных методов определения параметров приводов и характеристик сис-

темы передвижения колесного МР, а также оценки его проходимости, разрабатывается методика проектирования системы передвижения колесного МР.

В состав экспериментального комплекса вошли колесный МР с системой передвижения на базе мотор-колес (рис. 11), автоматизированный стенд для испытаний колесных МР, измерительный модуль Е14-440 фирмы L-card (Россия), ноутбук Asus A3500L.

Экспериментальные исследования образца колесного МР проводились в соответствии с разработанной методикой, определявшей исследуемые показатели (характеристики), правила проведения испытаний, их объем и последовательность. При проведении испытаний определялась максимальная величина момента сопротивления движению робота преодолеваемого мотор-колеса-ми, оценивалась его проходимость (при движении на твердых и рыхлых поверхностях, движении на подъемах, преодолении пороговых препятствий), измерялось энергопотребление мотор-колес, определялись развиваемые тяговые моменты мотор-колес при движении и маневрировании робота, а также длительность его разгона и максимальная скорость движения на твердых поверхностях.

Предельный угол наклона подъемов, преодолеваемых колесным МР с максимальной скоростью движения (на твердых поверхностях), составил 30°. Максимальная высота преодолеваемых пороговых препятствий составила 180 мм.

Средние значения экспериментально определенных суммарных токов двигателей, тяговых моментов мотор-колес, времени разгона колесного МР, его линейных и угловых скоростей движения на различных поверхностях приведены в сводной таблице 2. Рис {L Экспериментальный

образец колесного МР

Таблица 2

Поверхность Движение по горизонтальной поверхности Движение на подьек 20° Разворот на горизонтальной поверхности

Т.1'- А Н'м с V, м/с А И-м с V, м/с А 2*.. Н-м с о, раЫс

Сухой асфальт 6 3.9 6.3 3.0 15.5 10.2 10.5 2.9 31.2 21 8-9 13.2

Сухой песок 12.9 8.5 X X 27.3 18.5 X X X X X X

Влажный песок 14 9.3 X X 29 19.1 X X X X X X

Влажная грунтовая Дорог» 12.4 8.1 X X 26 17.2 X X X X X X

Сухая грунтовая дорога X X 7.8 2.8 X X 11.7 2.7 24.9 16.4 6.8 13.6

Мелкий гравий X X X X X X X X 35 23 X X

Линолеум X X X X X X X X 28 18.4 X X

Проведенные исследования показали, что расхождение между теоретически и экспериментально определенными характеристиками системы передвижения на базе мотор-колес, а также показателями проходимости колесного МР не превышает 15%.

В четвертой главе также разработана методика проектирования системы передвижения колесного МР. В методике, на основании анализа характеристик среды, в которой будет функционировать колесный МР, выбирается компоновочная схема системы передвижения, рассчитываются и уточняются параметры ее элементов, при которых обеспечиваются требуемые показатели проходимости колесного МР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обоснован метод определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного МР и оценки его проходимости.

2. Обоснован метод определения параметров приводов системы передвижения колесного МР.

3. Разработана методика проектирования системы передвижения колесного МР.

4. Взаимосвязи элементов системы передвижения колесного МР, рассмотренные в диссертационной работе, явились основой разработанных в работе компоновочных схем системы передвижения для экспериментальных испытаний образцов колесных МР, подтвердивших теоретические исследования.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Маслов O.A. К вопросу повышения профильной проходимости колесного транспортного модуля (ТМ) мобильного робототехни-ческого комплекса (МРК) специального назначения И Экстремальная робототехника: Сб. трудов XV-й Междунар. науч.-техн. конф. - СПб, 2004.-С. 105-107.

2. Маслов O.A. Концепция колесного транспортного модуля мобильного робототехнического комплекса (МРК) двойного назначе-ния//Оружие победы. Штрихи истории. Взгляд в будущее: Сб. науч. трудов: В 2 т. Т.П / Под ред. Ю.М. Сазыкина. - Ковров: КГТА, 2005. -С. 118-124.

3. Маслов O.A. Достоинства и недостатки кинематической связи колес транспортного модуля мобильного робототехнического комплекса (МРК) специального назначения // Оружие победы. Штрихи истории. Взгляд в будущее: Сб. науч. трудов: В 2 т. Т.П / Под ред. Ю.М. Сазыкина. - Ковров: КГТА, 2005. - С. 125 - 134.

4. Маслов O.A. Динамическая устойчивость колесного транспортного модуля при ударе о непреодолимое препятствие двумя

зроеа

»1 1 2 б*^4

колесами одновременно // Оружие победы. Штрихи истории. Взгляд в будущее: Сб. науч. трудов: В 2 т. Т.П / Под ред. Ю.М. Сазыкина. - Ковров: КГТА, 2005. - С. 135 - 145.

5. Маслов O.A. Мобильные роботы для обнаружения и уничтожения ВУ // Специальная техника. - 2005. - №5. - С. 18 - 21.

6. Маслов О., Пузанов А., Куванов К., Платов О. Проектирование и изготовление высокопроходимых мобильных роботов специального назначения с использованием современных САПР // CAD/CAM/CAE Observer. - 2005. - №2. - С. 61 - 64., №3. - С. 53 - 55.

7. Маслов O.A., Куванов К.Е. Разработка и исследование движущих систем наземных мобильных роботов с использованием синтеза математического и имитационного моделирования // Труды Международного Форума по проблемам науки, техники и образования. Том 2. / Под ред.: В.П. Савиных, В.В. Вишневского. - М.: Академия наук о Земле, 2005. - С. 119 - 121.

Изд. лиц. № 020354 от 05.06.97 г. Подписано в печать 11.05.06 г. Формат 60x84/16. Бумага писчая № 1. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Усл.-печ. л. 1,39. Уч.-изд.л. 1,42. Тираж 100 экз. Заказ № 538.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ковровская государственная технологическая академия». 601910, Ковров, ул. Маяковского, 19.

Страница

Введение.

Глава 1. Анализ области применения, характерных особенностей и существующих систем передвижения колесных мобильных роботов сверхлегкого класса.

1.1. Мобильные роботы специального назначения. Решаемые задачи, области применения, обобщенный состав и классификация.

1.2. Анализ существующих образцов колесных мобильных роботов сверхлегкого класса, состава и компоновочных схем их систем передвижения.

1.3. Анализ требований предъявляемых к системе передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

1.4. Анализ теории проектирования наземной транспортной техники применительно к задаче разработки системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

1.4.1. Опорная проходимость колесного транспортного средства.

1.4.2. Профильная проходимость колесного транспортного средства.

1.4.3. Тяговый расчет и определение тягово-динамических характеристик колесного транспортного средства.

1.5. Анализ теории проектирования планетоходов применительно к задаче разработки системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

1.6. Цель и задачи исследований.

Глава 2. Построение системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса и обоснование метода определения параметров ее приводов.

2.1. Функционально - структурная схема системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

2.2. Разработка компоновочной схемы системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

2.2.1. Выбор колесной формулы системы передвижения.

2.2.2. Компоновочная схема системы передвижения на базе групповых приводов.

2.2.3. Компоновочная схема системы передвижения на базе ф мотор-колес.

2.3. Метод определения параметров приводов системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

2.3.1. Зависимости для определения величины и длительности действия нагрузок на приводы системы передвижения.

2.3.2. Зависимости для определения параметров и проверки работоспособности приводов системы передвижения.

2.4. Параметры приводов предложенных вариантов построения системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

Выводы по главе.

Глава 3. Обоснование метода определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения .'V колесного мобильного робота сверхлегкого класса и оценки его проходимости.

3.1. Метод определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса и оценки его проходимости.

3.2. Математическая модель колесного мобильного робота сверхлегкого класса при движении на горизонтальной поверхности и подъеме.

3.3. Математическая модель колесного мобильного робота сверхлегкого класса при бортовом развороте на горизонтальной поверхности.

3.4. Математическая модель колесного мобильного робота сверхлегкого класса при преодолении пороговых препятствий.

Выводы по главе.

Глава 4. Экспериментальные исследования системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

4.1. Описание макетного образца колесного мобильного робота ф сверхлегкого класса с системой передвижения на базе мотор-колес.

4.2. Методика проведения экспериментальных исследований.

4.3. Результаты экспериментальных исследований макетного образца колесного мобильного робота сверхлегкого класса с системой передвижения на базе мотор-колес.

4.3.1. Максимальная величина момента сопротивления движению макетного образца, преодолеваемого мотор-колесами.

4.3.2. Опорная проходимость макетного образца.

4.3.3. Профильная проходимость макетного образца.

4.3.4. Энергопотребление мотор-колес при движении и маневрировании макетного образца.

4.3.5. Развиваемые тяговые моменты мотор-колес при движении и маневрировании макетного образца.

4.3.6. Длительность разгона и максимальная скорость движения макетного образца.

4.4. Методика проектирования системы передвижения колесного мобильного робота сверхлегкого класса.

Выводы по главе.

Одним из перспективных и необходимых направлений современной робототехники является создание наземных мобильных роботов (MP), предназначенных для предотвращения терактов, направленных на уничтожение гражданского населения и разрушение объектов человеческой деятельности [8, 44, 46, 49, 64, 73]. В состав подобных роботов входит манипуляционная система для работы с исследуемыми объектами, транспортная система, предназначенная для доставки манипуляционного оборудования к месту проведения операции, а также система управления MP, предназначенная для дистанционного управления его исполнительными узлами [9, 68, 72, 92, 94].

Доставка рабочего оборудования к месту проведения операции ведется в условиях неопределенности, когда заранее неизвестны маршруты движения MP и объекты, с которыми он может взаимодействовать в процессе движения. В связи с этим решающую роль в возможности проведения спецопераций начинают играть показатели проходимости MP (движение и маневрирование на поверхностях с различными покрытиями, преодоление подъемов, пороговых препятствий и т.п.), обеспечиваемые его системой передвижения [31, 45, 64, 68].

Различными аспектами создания и применения MP специального назначения занимаются ряд отечественных научных и производственных организаций, среди которых необходимо отметить НИИ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, ЦНИИ РТК, РНЦ "Курчатовский институт", ГосИФТП, ВНИИТРАНСМАШ, СПбГТУ, ЦНИИ МО РФ, ЦСТ ФСБ России, АГЗ МЧС России, МИРЭА, ОАО "СКБ ПА" (г. Ковров) и др. Среди зарубежных предприятий, работающих в области мобильной робототехники специального назначения - фирмы REMOTEC, Foster-Miller, Cybermotion (США), Alvis Logistics, Lockheed Martin (Великобритания), Cybernetix, Giat Industries (Франция), Telerob (Германия) и др.

Несмотря на значительные успехи в развитии теории и практики построения роботов специального назначения, некоторые задачи, связанные с созданием MP сверхлегкого класса, решены не в полной мере. Анализ показывает, что актуальной в специальной робототехнике является проблема разработки и исследования системы передвижения колесного MP сверхлегкого класса (далее колесного MP) [11,18,47, 51, 70].

В первой главе приведен обзор MP специального назначения, проведен анализ области применения, характерных особенностей и существующих систем передвижения колесных MP.

Показано, что колесные MP - это дистанционно-управляемые машины, предназначенные для поиска и обезвреживания взрывных устройств (ВУ), размещенных в труднодоступных местах внутри или снаружи зданий и сооружений, под днищем или внутри транспортных средств, внутри урн и контейнеров, в местах оборудованных для массового отдыха людей и т.п. Характерные особенности роботов данного класса заключаются в малых массогабаритных характеристиках, возможности доставки к месту проведения операции любым видом автотранспорта, возможности погрузки, выгрузки или переноски одним оператором без применения вспомогательных устройств, колесный или комбинированный движитель системы передвижения.

В состав систем передвижения существующих образцов колесных MP, как правило, входят автономные источники энергии (электрические, топливные), электродвигатели (реже двигатели внутреннего сгорания), механические трансмиссии (реже электромеханические), распределительные устройства и движитель со всеми ведущими колесами. В этих системах крутящий момент от двигателей через редукторы передается одновременно на ряд колес движителя посредством наружных распределительных передач (ременных, цепных, зубчатых, роликовых). Основные недостатки подобных систем передвижения заключаются в низкой надежности распределительных передач, неудобстве их обслуживания в процессе эксплуатации, а также невозможности быстрой замены в случае выхода из строя.

В первой главе на основе анализа характерных особенностей среды функционирования колесного MP (в условиях городской инфраструктуры), сформированы требования, предъявляемые к его системе передвижения. Показано, что система передвижения должна обеспечивать возможность движения (со скоростью не менее 1 м/с) и разворота робота на твердых (асфальт, бетон, мрамор, паркет, линолеум) и рыхлых (грунт, песок, мелкий гравий, снег, трава) поверхностях, возможность движения робота на подъемах (с уклоном не менее 20°), преодоления пороговых препятствий (высотой не менее 100 мм) и канав (глубиной не менее 50 мм и шириной не менее 150 мм).

Выполненный обзор литературы по исследованиям в области проектирования и создания колесных MP, выявил отсутствие методов определения параметров приводов, тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик их систем передвижения, а также методов оценки их проходимости. Поэтому в первой главе приведен краткий обзор теоретических основ проектирования наземной транспортной техники и планетоходов применительно к задаче разработки системы передвижения колесного MP.

Вторая глава посвящена обоснованию взаимосвязей элементов системы передвижения колесного MP.

В соответствии с приведенной функционально-структурной схемой системы передвижения колесного MP, управляющие воздействия с бортовой системы управления движением поступают на исполнительные приводы, где преобразуются в силовые потоки, приводящие в движение колесный движитель. При этом структура системы передвижения может иметь либо вид двигатель - трансмиссия - распределительные устройства - движитель (при групповых приводах), либо вид двигатель - трансмиссия - движитель (при индивидуальных приводах). Питание приводов системы передвижения осуществляется от бортового источника энергии в виде подзаряжаемых аккумуляторных батарей.

При разработке компоновочной схемы системы передвижения, определяющей взаимосвязи ее элементов, учитывались возможные варианты ее колесной формулы, способы размещения приводов, а также наличие или отсутствие распределительных устройств.

Для выбранной колесной формулы 6x6, были разработаны два варианта компоновочных схем системы передвижения: на базе групповых приводов и на базе мотор-колес.

Система передвижения колесного MP на базе групповых приводов основана на известных схемах передачи крутящего момента от двигателей через редукторы и распределительные передачи на ряд колес движителя. Отличие заключается в том, что распределительные передачи располагаются внутри корпуса транспортного средства, для исключения их повреждения или обрыва в процессе движения колесного MP по поверхности.

Альтернативный вариант построения системы передвижения колесного MP основан на применении индивидуальных приводов. В этом случае каждое колесо движителя приводится от отдельного привода, который располагается в ступице колеса (так называемое мотор-колесо). В этом случае компоновочная схема системы передвижения формируется установкой требуемого числа мотор-колес вдоль бортов транспортного средства робота.

Во второй главе также обосновывается метод определения параметров приводов системы передвижения колесного MP. Суть метода заключается в последовательной реализации действий, необходимых для определения параметров приводов системы передвижения, а именно: обосновании рассматриваемых случаев взаимодействия колесного MP с поверхностью, классификации нагрузок по характеру движения колесного MP, классификации нагрузок по применению, выбора зависимостей для определения величины и длительности действия нагрузок, определения нагрузок, выбора зависимостей и методов для определения параметров и проверки работоспособности приводов системы передвижения, определения искомых параметров.

В третьей главе обосновывается метод определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного MP и оценки его проходимости, определяются области применения предложенных вариантов построения системы передвижения колесного MP.

С целью исключения материальных и временных затрат, связанных с изготовлением, испытанием и доработкой экспериментальных образцов колесных MP, предложено определять характеристики их систем передвижения и оценивать их проходимость путем установления взаимосвязи между параметрами системы передвижения (параметрами приводов, движителя), параметрами колесного MP (веса, габаритных размеров, местоположения манипуляционного оборудования и т.п.), характером взаимодействия колесного MP с поверхностью (линейных и угловых ускорений, скоростей и перемещений), а также характеристиками поверхности (свойствами грунтов, формой препятствий и т.п.). Для этого системы уравнений, описывающих взаимодействие колесного MP с поверхностью, связываются с уравнением движения /-го привода системы передвижения, и на их основе разрабатывается компьютерная модель в среде McitLcib 6.1, Simulink. По результатам моделирования определяются тяговые, разгонные, скоростные и энергетические характеристики системы передвижения, а также проводится оценка проходимости колесного MP.

Определение характеристик предложенных вариантов построения системы передвижения колесного MP (на базе групповых приводов и мотор-колес) и оценка его проходимости проводились для случаев его движения на горизонтальной поверхности и подъеме, бортового разворота на горизонтальной поверхности, преодоления пороговых препятствий (высотой меньшей или равной радиуса колес, высотой выше радиуса колес).

На основании сравнительного анализа полученных результатов моделирования, был сделан вывод об областях применения предложенных вариантов построения системы передвижения колесного MP. Показано, что построение системы передвижения на базе групповых приводов целесообразно при преимущественном функционировании колесного MP внутри зданий и сооружений, а также на прилегающих к ним территориях, характеризуемых твердыми поверхностями, небольшими углами подъемов и невысокими пороговыми препятствиями. При функционировании колесного MP в условиях слабопересеченной местности, характеризуемой рыхлыми поверхностями, существенными перепадами профиля поверхности и насыщенностью различного рода выступающими препятствиями, предпочтительнее построение его системы передвижения на базе мотор-колес.

В четвертой главе подтверждается корректность предложенных методов определения параметров приводов и характеристик системы передвижения колесного MP, а также оценки его проходимости, справедливость вывода об областях применения альтернативных вариантов построения системы передвижения, разрабатывается методика проектирования системы передвижения колесного MP.

В состав экспериментального комплекса вошли колесный MP с системой передвижения на базе мотор-колес, автоматизированный стенд для испытаний колесных MP, измерительный модуль Е14-440 фирмы L-card (Россия), ноутбук Asus A3500L.

Экспериментальные исследования образца колесного MP проводились в соответствии с разработанной методикой, определявшей исследуемые показатели (характеристики), правила проведения испытаний, их объем и последовательность. При проведении испытаний определялась максимальная величина момента сопротивления движению робота преодолеваемого мотор-колесами, оценивалась его проходимость (при движении на твердых и рыхлых поверхностях, движении на подъемах, преодолении пороговых препятствий), измерялось энергопотребление мотор-колес, определялись развиваемые тяговые моменты мотор-колес при движении и маневрировании робота, а также длительность его разгона и максимальная скорость движения на твердых поверхностях.

Проведенные исследования показали, что расхождение между теоретически и экспериментально определенными характеристиками системы передвижения на базе мотор-колес, а также показателями проходимости колесного MP не превышает 15%.

В четвертой главе также разработана методика проектирования системы передвижения колесного MP. В методике, на основании анализа среды функционирования колесного MP, формируются требования предъявляемые к системе передвижения, выбирается вариант ее построения и определяются ее параметры, при которых обеспечиваются требуемые показатели проходимости колесного MP.

Выводы по главе

Проведенные экспериментальные исследования системы передвижения колесного MP подтвердили:

1. Корректность метода определения параметров приводов системы передвижения колесного MP.

2. Корректность метода определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного MP и оценки его проходимости.

3. Работоспособность компоновочных схем системы передвижения колесного MP на базе групповых приводов и мотор-колес.

4. Справедливость вывода об областях применения альтернативных вариантов построения системы передвижения колесного MP на базе групповых приводов и мотор-колес.

148

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе были получены следующие основные научные и практические результаты:

1. На основе взаимосвязей элементов системы передвижения колесного MP, рассмотренных в диссертационной работе, разработаны варианты ее построения на базе групповых приводов и мотор-колес, обеспечивающие высокую проходимость колесного MP в соответствующих областях его применения.

2. Обоснован метод определения параметров приводов системы передвижения колесного MP.

3. Обоснован метод определения тяговых, разгонных, скоростных и энергетических характеристик системы передвижения колесного MP и оценки его проходимости.

4. Обоснованы области применения альтернативных вариантов построения системы передвижения колесного MP на базе групповых приводов и на базе мотор-колес.

5. Разработана методика проектирования системы передвижения колесного MP.

6. Определены параметры приводов и получены сравнительные тяговые, разгонные, скоростные и энергетические характеристики альтернативных вариантов построения системы передвижения колесного MP.

7. На основе экспериментальных испытаний одного из вариантов построения системы передвижения колесного MP подтверждены теоретические исследования, проведенные в диссертационной работе.

8. Методика проектирования системы передвижения колесного MP внедрена в процесс разработки мобильных роботов специального назначения в ОАО «СКБ ПА» (г. Ковров).

9. Результаты диссертационной работы использованы при разработке систем передвижения колесных MP в ОАО «СКБ ПА» в рамках научно -исследовательской работы «Всплеск», опытно - конструкторских работ «Вездеход-ТМЗ», «Вездеход-Плюс», «Вездеход-ТМ5».

150

1. Автомобили. Конструкция, конструирование и расчет. Системы управления и ходовая часть / Под ред. А.И. Гришкевича. - Минск: Высш. шк., 1987.-148 с.

2. Агейкин Я.С. Вездеходные колесные и комбинированные движители. -М.: Машиностроение, 1972. 182 с.

3. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. 2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1989.-231 с.

4. Антонов А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Л.: Машиностроение, 1975. - 372 с.

5. Артоболевский И.И. Теория механизмов. М.: Наука, 1965. - 746 с.

6. Артамонов М.Д., Иларионов В.А., Морин М.М. Основы теории и конструкции автомобиля: Учебник для техникумов. Изд. 2-е, перераб. -М.: «Машиностроение» 1974, 288с.

7. Батанов А.Ф., Грицынин С.Н., Муркин С.В. Мобильные роботизированные взрывотехнические комплексы // Специальная техника. 1999. - №4. - С. 21 - 30.

8. Батанов А.Ф., Грицынин С.Н., Муркин С.В. Робототехнические комплексы для обеспечения специальных операций // Специальная техника. 1999. - №6. - С. 10 - 17.

9. Беккер М.Г. Введение в теорию систем местность машина. - М.: Машиностроение, 1973. - 507 с.

10. П.Борзенков В.В. Применение модульных элементов в конструкциях мобильных роботов сверхлегкого класса специального назначения с неповоротными движителями // Приводная техника. 2002. - №4. -С. 48-52.

11. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А.: Справочник по математике. М.: Наука, 1981.-706 с.

12. Бурдаков С.Ф., Стельмаков С.В. Диагностика проскальзывания колес при управлении движением мобильного робота на скользкой поверхности. // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. -СПб., 1999.-С. 301 -309.

13. Бурдаков С.Ф., Штайнле С.В. Оптимизация траекторий и управление мобильным роботом при неполной информации о среде // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. СПб, 1999. -С. 310-314.

14. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стельмаков Р.Э. Системы управления движением колесных роботов. СПб.: Наука, 2001. - 227 с.

15. Вейц B.JL, Кочура А.Е., Мартыненко A.M. Динамические расчеты приводов машин. М.: Машиностроение, 1971. - 342 с.

16. Вечканов В.В., Захаров Ю.В. Мобильный робототехнический дистанционно управляемый комплекс для работы в экстремальных условиях // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1999. - С. 226 - 231.

17. Вечканов В.В., Стекольников А.Б. Проекты и разработки ГосИФТП в области создания автономных мобильных роботов малого класса для чрезвычайных ситуаций // Экстремальная робототехника: Сб. трудов XI Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 2001. - С. 35-45.

18. Вечканов В.В., Захаров Ю.В. Дистанционно-управляемый мобильный робототехнический комплекс на базе шасси с изменяемой геометрией //

19. Экстремальная робототехника: Сб. трудов XI Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 2001. - С. 112 - 117.

20. Вечканов В.В., Захаров Ю.В., Данилов Г.А. Экспериментальная отработка динамики мобильного робототехнического комплекса // Экстремальная робототехника: Сб. трудов XIII Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 2003. - С. 149 - 154.

21. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. М.: Машиностроение, 1982. - 227 с.

22. Вульфсон И.И., Козловский М.З. Нелинейные задачи динамики машин. -JL: Машиностроение, 1968. 152 с.

23. Гоберман JI.A. Прикладная механика колесных машин. М.: Машиностроение, 1974.

24. Гоберман В.А., Гоберман JI.A. Технология научных исследований -методы, модели, оценки. М.: Машиностроение, 1974.

25. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. -М.: Стройиздат, 1965.

26. Давыдов Б.Л., Скородумов Б.А. Статика и динамика машин. — М.: Машиностроение, 1967.

27. Демченков В.П. и др. Мобильный робототехнический комплекс для поиска и эвакуации источников ионизирующего излучения // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. -СПб., 1999.-С. 26-32.

28. Динамика планетохода / Под ред. Б.Н. Петрова, А.Л. Кемурджиана. М.: Наука, 1979.-440 с.

29. Динамика управления роботами / Под ред. Е.И. Юревича. М.: Наука, 1984.-278 с.

30. Динамика машин и управление машинами: Справочник / В.К. Асташев, В.П. Бабицкий, И.И. Вульфсон и др.; Под ред. Г.В. Крейиина. М.: Машиностроение, 1988.-361 с.

31. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы / Под ред. B.C. Кулешова и Н.А. Лакоты. М.: Машиностроение, 1986. - 438 с.

32. Зенкевич О.И. Методы конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.

33. Иванов М.Н. Детали машин. 2-е изд., перераб. -М.: Высш. шк., 1967.

34. Колчин Н.И. Механика машин. Л.: Машиностроение, 1971.

35. Комаров М.С. Динамика механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1969.-427 с.

36. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. Расчет агрегатов и систем / Под ред. Н.Ф. Бочарова, Л.Ф. Жеглова. М.: Машиностроение, 1994.

37. Корячко В.П., Курейчик В.М., Норенков И.П. Теоретические основы САПР. М.: Энергоатомиздат, 1987.

38. Кочаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. М.: Машиностроение, 1985.

39. Кочергин В.В. Следящие системы с двигателем постоянного тока. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. - 201 с.

40. Ксеневич И.П. Направления совершенствования мобильных наземных машин // Приводная техника. 1999. - №5/6. - С. 47 - 55.

41. Левин М.А., Фуфаев Н.А. Теория качения деформируемого колеса. — М.: Наука, 1989.

42. Маленков М.И., Кемурджиан А.Л. Опыт разработки и эксплуатации робототехнического комплекса СТР-1 при расчистке кровель ЧАЭС в 1986 году // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1999. - С. 48 - 55.

43. Маленков М.И. и др. Система робототехнических комплексов для инженерных аварийно-технических центров минатома // Экстремальная робототехника: Сб. трудов XII Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 2002.-С. 26-32.

44. Маслов О.А. Мобильные роботы для обнаружения и уничтожения ВУ // Специальная техника. 2005. -№5. - С. 18-21.

45. Маслов О., Пузанов А., Куванов К., Платов О. Проектирование и изготовление высокопроходимых мобильных роботов специальногоназначения с использованием современных САПР // CAD/CAM/CAE Observer. 2005. - №2. - С. 61 - 64, №3. - С. 53 - 55.

46. Математический энциклопедический словарь / Гл. редактор Ю.В. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1988.

47. Наземные тягово-транспортные системы: Энциклопедия. В Зт. Т.1 / И.П. Ксеневич, В.А. Гоберман, J1.A. Гоберман; Под ред. И.П. Ксеневича. М.: Машиностроение, 2003.

48. Наземные тягово-транспортные системы: Энциклопедия. В Зт. Т.2 / И.П. Ксеневич, В.А. Гоберман, J1.A. Гоберман; Под ред. И.П. Ксеневича. М.: Машиностроение, 2003.

49. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971.

50. Основы управления манипуляционными роботами: Учебник для вузов. C.JI. Зенкевич, А.С. Ющенко. 2-е изд., доп. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 480 с.

51. Передвижение по грунтам Луны и планет / Под ред. A.JI. Кемурджиана. -М.: Машиностроение, 1986. -268 с.

52. Первицкий Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов: Учебное пособие для вузов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1976.

53. Петров В.А. Теория автомобиля: Учебное пособие для вузов. М.: МГОУ, 1976.- 180 с.

54. Планетоходы / Под ред. А.Л. Кемурджиана. М.: Машиностроение, 1982.-319 с.

55. Планетоходы / Под ред. А.Л. Кемурджиана. 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1993. - 362 с.

56. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. М.: Машиностроение, 1981.-279 е.: ил.

57. Платонов В.Ф., Ленашвили Г.Р. Гусеничные и колесные транспортно-тяговые машины. М.: Машиностроение, 1986.

58. Полин А.В., Васейко Ю.М., Голубков И.Н. Дистанционно-управляемый мобильный комплекс для работы с взрывоопасными предметами // Экстремальная робототехника: Сб. трудов VIII Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1997.-С. 179-181.

59. Прядко А.И. К вопросу оценки профильной проходимости малогабаритных мобильных роботов // Экстремальная робототехника: Сб. трудов V Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1995. - С. 81 - 87.

60. Рабинович В .Я. Динамика следящих приводов. М.: Машиностроение, 1983.

61. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машгиз, 1989. -496 е.: ил.

62. Рогозинников А.О., Наумов В.Н. Типоразмерные группы мобильных роботов по проходимости // Экстремальная робототехника: Сб. трудов IV Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1993. - С. 67 - 72.

63. Романов В.А. и др. Базовый подвижный модуль РТС как средство доставки высокой проходимости // Экстремальная робототехника: Сб. трудов IV Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1993. - С. 121-125.

64. Ростов Н.В., Щепановский A.M. Компьютерная модель электромеханической системы мобильного робота // Экстремальная робототехника: Сб. трудов IX Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1998. -С. 73-77.

65. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля.- М.: Машиностроение, 1960.

66. Северов Н.В., Травушкин А.С., Тимошенко С.И. Основные концептуальные положения построения мобильных робототехнических систем для МЧС России // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1999. - С. 162 - 169.

67. Северов Н.В., Травушкин А.С. Приоритетные задачи первоочередного выполнения спасательных работ с применением мобильных робототехнических средств // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1999. - С. 169 - 173.

68. Смирнов А.В., Тягунов О.А. Программный комплекс для моделирования транспортных роботов // Экстремальная робототехника: Сб. трудов IX Междунар. науч.-техн. конф. СПб., 1998. - С. 98 - 72.

69. Солодовников В.В., Плотников В.А., Яковлев А.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1985. - 536 е.: ил.

70. Справочник конструктора дорожных машин / Под ред. И.П. Бородачева. М.: Машиностроение, 1973.

71. Теория механизмов и машин / Под ред. К.Ф. Фролова. М.: Высш. шк., 1987.-613 с.

72. Уальд Д. Оптимальное проектирование. -М.: Мир, 1981.

73. Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование. М.: Мир, 1983.

74. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972.

75. Юревич Е.И. Основы робототехники. -JL: Машиностроение, 1985.

76. Automation of mobile machinery and problems of enironmental protection. Coauthor Trofimov V.A. J. Commercial vehicles. 1992. pp. 116-120.

77. Bakker E.T., Pacejka H.B. and binder L. A new tire model with an aplication in vehicle dynamic studies: SAE technical paper. 1982. -№870421.

78. Canudas de Wit C., Olsson H., Astrom K.J., Lishchinsky P. A new model for control of systems with friction. // IEEE transactions on automatic control. -1995.- Vol. 40, №3.

79. Daniel J. Holt. Fuel cell powered vechicles, Automotive engineering, SAE, 2002.

80. Dolby J. Quick metod for choosing a transformation. Technometries, 5, 317, 1963.

81. Halfman R.L. Dynamics. Addison-Wesley publishin company. London. 1970.

82. Konig A. Die standsicherheit des schleppers. Landtechnik, №21-22, 1972.

83. Koscielny R. Optimierung des ausleichsystems von wippausleger-kranen. Fordern und heben, №11, 1982.

84. Michkiniouk V., Medvedev S., Kozlov G. Chassis of IARES-L planet rover demonstrator with a broad of functional opportunities. // Proc. of international simposium on artifical intelligence, robotics and automation in space, July 1416,1977. Tokyo, Japan.

85. Malenkov M., Astafurov P. Robotic systems development and application experience gained at the Chernobyl NPP accident consequences elimination. // ANS 6-th topical meeting on robotics and remote systems. 1995. - p. 849856.

86. Peterson E.L. Statistical analysis and optimization of systems processes, McGraw-Hill, N.Y., 1965.

87. Potemkin E., Astafurov P., Malenkov M. etc. Remote controlled robots for repair and recovery in the zones of high radiation. // IEEE international conference on robotic and automatic. 1992. - Vol. 1, p. 80-82.

88. Rodaj D., Zimmer A., Geissler H. Finite element analysis, an automobile engineers tool. Appl. Veh. Des., Detroit, Mich., 1974.151. Угол наклонаопорной поверхности1. Рт1

89. Pol Рт2 Ро2 Ри Poj Pf 1 Pf2 Pfj

90. G"sin(a+f) lsin(iD+f) lcos(fD+f)34.1

91. Подсистема тягово-геометрических параметров MP и действующих на него внешних сил1. Рт11. Pel sumPx'W1. Рт21. Рс21. Ртз Рт). PCJW

92. Подсистема реализуемых тяговых усилий на колесах1. Pf 1sumPf sign*'1. Ht21. Pfjх' Pf3 signx'

93. Подсистема нелинейности сил сопротивления движению на колесах1.in(f0+f) Icos(f0+f) f" ff"lsin(fD+f>f'"2lcos(fO+f)

94. Подсистема возмущений обусловленных ускорением и скоростью поворота MPsumPx' Ptj\sumPf sum Pi' или Pij' Pfj f

95. Подсистема нелинейности сил тяги вследствие отрыва колес от опорной поверхности1.in(f0+f)1. Gsin(a+f)lsin(fQ+f)1. Gsin(a+f)x" M*"lsin(fO+f)

96. Подсистема возмущений обусловленных продольным ускорением и весом MP1. Рт х1. Gsin(3+f) х'f"liin(tO+f>f'"2lcos(fO+f) *"К

97. Подсистема движения MP в продольной плоскости

98. Gsin(a+f).-in(fO+f) f" tuVlsin(fO+f) Г Mioa f1. Подсистема по в орота MP1. Mioa

99. Подсистема усилий в подвескаха оа