Павел Павлович



Скачать 69.14 Kb.
Pdf просмотр
Дата16.02.2017
Размер69.14 Kb.
Просмотров191
Скачиваний0
ТипАнализ

Раздел III. Наземная робототехника
119
Кравченко Павел Павлович
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: kravch@tsure.ru.
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: 88634314945.
Kravchenko Pavel Pavlovich
Taganrog Institute of Technology – Federal State-Owned Educational Establishment of
Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: kravch@tsure.ru.
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 88634314945.
УДК 004.896:621.865: 623.43
А.В. Васильев
МОБИЛЬНЫЕ МИНИ-РОБОТЫ РАЗВЕДКИ: ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ,
ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ И ОБЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
Анализируются текущее состояние и общемировые тенденции в сфере создания ма-
лоразмерных робототехнических средств обеспечения разведывательных операций. Выде-
ляются основные принципы и перспективы развития мобильных мини-роботов. Результа-
ты работы могут быть полезны при формировании концептуального облика вновь созда-
ваемой техники рассматриваемого класса.
Анализ; мини-робот; мобильный; носимый; легкий; компактный; гусеничный; колес-
ный; шасси; модульность; универсальность; адаптация.
A.V. Vasiliev
MOBILE SCOUT MINI-ROBOTS: CURRENT STATE, TYPICAL FEATURES
AND GENERAL PROGRESS TRENDS
The current state and worldwide tendencies of small scout robotic tools development are
analyzed. The general design principles and trends of small unmanned ground vehicles (SUGV)
are extracted. The analysis results may be useful for new SUGV concept development.
Assessment; mini-robot; mobile; man-portable; lightweight; compact; tracked; wheeled;
chassis; modularity; versatility; adaptation.
Введение. В последнее десятилетие значительно возрос интерес к созданию различных типов сверхлегких и малозаметных робототехнических средств развед- ки, в том числе мобильных мини-роботов наземного базирования (далее ММР, в зарубежной литературе общепринята аббревиатура SUGV – Small Unmanned
Ground Vehicles).
Активизация работ в этой области связана с двумя объективны- ми причинами. Во-первых, это доктрина ведения современных боевых действий, предусматривающая максимальную роботизацию вооруженных сил с целью ми- нимизации потерь среди личного состава (а в перспективе – ведение боевых дей- ствий только лишь с помощью полу- или полностью автономных робототехниче- ских систем). Примером здесь может служить действующая программа перевоо- ружения армии США “Боевые системы будущего”. Во-вторых, это достигнутые успехи в области оптимизации и миниатюризации всех составных элементов робо- тов, как комплексных мехатронных систем: электромеханических приводов, ком-

Известия ЮФУ. Технические науки Тематический выпуск
120
понентов систем управления, вычислительных модулей, датчиков различной при- роды, источников питания и др., а также развитие информационных, телекомму- никационных и сетевых технологий, теории управления автономными объектами и их группами, методов искусственного интеллекта.
И если к середине текущего десятилетия к ММР можно было отнести лишь единичные разработки [1], например iRobot PackBot, Dragon Runner, BomBot, то на сегодняшний момент созданием подобной техники занимаются во всех ведущих странах мира (табл. 1).
Таблица 1
Технические характеристики некоторых ММР

Особенности мобильных мини-роботов. Основным критерием для выделе- ния ММР в отдельный класс является ограничение их веса максимум 20 кг
(
в большинстве разработок 8-15 кг). Такое ограничение следует из требования транспортировки всего робототехнического комплекса (РТК), т.е. мобильного ро- бота вместе с постом управления силами одного, максимум двух человек (рис. 1).
В свою очередь, малый вес определяет ряд других особенностей, выделяющих
ММР на фоне других РТК. Это:

оперативная доставка и развертывание комплекса;

малозаметность для противника (небольшие размеры);

высокая подвижность ММР.
Рост интереса к ММР вполне закономерен. Опыт их применения в Ираке и
Афганистане доказал эффективность ММР при решении целого ряда задач. В пер- вую очередь – это видеонаблюдение и разведка при проведении боевых и специ- альных операций в условиях городской застройки. Главная цель здесь – сохране- ние личного состава при действиях в потенциально опасной обстановке (вероят- ность обстрела или подрыва взрывных устройств).
В целом же перед ММР формулируется следующий круг задач (в том числе и перспективных):

разведка потенциально опасной обстановки (помещений, подвалов, са- лонов и днищ автомобилей и т.п.);

Раздел III. Наземная робототехника
121

ведение скрытного аудио- и видеонаблюдения с записью или передачей в реальном времени информации на пост управления;

охрана объектов с автоматическим распознаванием нарушителей и вы- дачей сигнала тревоги оператору;

уточнение имеющейся картографической информации;

составление плана помещений;

доставка и установка в заданной точке легких грузов или спецсредств;

обследование и обезвреживание взрывных устройств;

контроль химического состава воздуха;

ретрансляция связи;

отвлечение внимания противника.

Рис. 1. Доставка мобильного малоразмерного робототехнического комплекса
Анализ текущего уровня развития. Основные требования, предъявляемые к мобильным малоразмерным робототехническим комплексам (ММРК): макси- мальная подвижность при движении как на относительно ровных поверхностях, так и в условиях пересеченной местности (бордюрные камни, лестницы, травяни- стые и снежные покровы); максимальный радиус удаления от оператора (не менее
500 м); работоспособность в любых погодных условиях (дождь, снег, пониженная освещенность) и при значительных ударных воздействиях (возможность заброски
ММР на небольшие расстояния), минимально возможная стоимость (так как изна- чально главная цель ММР – “погибнуть”, если придется, на поле боя, сохранив жизни бойцов).
Здесь можно обнаружить несколько противоречий, вытекающих из неболь- ших размеров и веса ММР, их функционального назначения и предъявляемых тре- бований.
Во-первых, широкий круг ставящихся задач, т.е. по сути, универсальность, требует установки на малоразмерный робот большого спектра специального обо- рудования: от простейших средств аудио- видеонаблюдения, до манипулятора, бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), системы тех- нического зрения (СТЗ) и др. В то же время ММР должен быть максимально прост и дешев.

Известия ЮФУ. Технические науки Тематический выпуск
122
Разрешить это противоречие может модульный принцип построения ММР.
Анализ решений, принимаемых при создании зарубежных разработок, позволяет сделать вывод о первой общей тенденции. Это создание максимально простых и универсальных базовых платформ с большой несущей способностью, универсаль- ными конструктивными и электрическими интерфейсами, предполагающими воз- можность дальнейшего их дооснащения различными типами навесного оборудо- вания (рис. 2). То есть, по сути, создается целое семейство различных модифика- ций ММР с возможностью перенастройки под конкретные задачи (PackBot,
SUGV300, Dragon Runner DR20, EyeDrive).
При этом обеспечивается максималь- ная гибкость ММРК за счет возможной его адаптации конечным пользователем под требуемые именно ему задачи. Такой подход также способствует упрощению и удешевлению разработки новых типов специального оборудования.
Второе противоречие связано с необходимостью обеспечения подвижности мини-робота в любых условиях движения. В качестве носителей для РТК наземно- го базирования традиционно применяются мобильные платформы (МП) с колес- ными или гусеничными движителями, обладающие своими достоинствами и не- достатками. С уменьшением размеров МП серьезной проблемой становится обес- печение их движения по пересеченной местности, преодоление препятствий, со- измеримых или даже превосходящих собственные размеры. Следствием этого ста- ло развитие движителей с активными элементами изменения конфигурации шасси
(PackBot, SUGV, VIPER, Cameleon,
СМР-01 [2]).
Также развиваются теоретические исследования по совершенствованию ша- гающих движителей. Ряд научно-исследовательских организаций достиг определен- ного практического результата, в том числе при создании малоразмерных шагающих разведывательных роботов (проект RHEX фирмы Boston Dynamics, США).
Модульный подход применим и при создании шасси ММР. В ряде разрабо- ток можно видеть построение на основе некоторой базовой конструкции различ- ных вариантов шасси, в том числе с возможностью перенастройки с одного типа на другой. Например, на базе четырехколесного мини-робота Dragon Runner
(QinetiQ North America,
США) созданы два двухгусеничных (короткий и удлинен- ный) и шестиколесный варианты (рис. 2).
Рис. 2. Модульная архитектура построения ММР (на примере робота DR20)

Раздел III. Наземная робототехника
123
Весьма перспективным видится дальнейшее развитие такого подхода в виде конструктивного обеспечения возможности оперативной и без использования спе- циального инструмента перенастройки шасси с одного типа движителя на другой.
Это дает дополнительную гибкость и возможность адаптации шасси, а следователь- но, и ММР в целом к конкретной оперативной обстановке и характеру местности, что в некоторой степени позволяет разрешить второе отмеченное противоречие.
Третье противоречие связано со сложностью управления ММР и все возрас- тающей нагрузкой на оператора, учитывая очень низкое расположение телекамер и ограниченность получаемой с них информации. Отчасти эта проблема решается установкой на ММР дополнительных устройств, обеспечивающих увеличение вы- соты наблюдения телекамер и круговой обзор обстановки вокруг робота
(SUGV320, EyeDrive).
Однако для решения целого спектра задач очевидной стано- вится необходимость повышения автономности и интеллектуализации ММР.
В то же время развитие теории управления коллективами роботов [3] в пер- спективе должно привести к необходимости организации совместных действий группы полу- или полностью автономных машин. Функция оператора в последнем случае сводится к заданию конечной цели миссии и супервизорному контролю за ходом ее выполнения.
Все это определяет еще одно общее направление развития ММР – их интел- лектуализация и соответствующее техническое оснащение с целью обеспечения ориентации робота в пространстве, детектирования препятствий, принятия реше- ний. При этом снова должны учитываться небольшие размеры базовой платформы
ММР, а следовательно, в первую очередь должны применяться алгоритмы навига- ции при ограниченном составе сенсорно-информационной системы, например, навигация по телекамере [4, 5].
Таким образом, анализ существующих аналогов позволяет говорить о сле- дующих общих принципах построения ММР, концептуально определяющих тех- нический облик, как существующих, так и будущих разработок:

универсальность базовых модификаций ММР;

модульность построения шасси и ММР в целом;

гибкость и адаптируемость под конкретные задачи;

частичная или полная автономность системы управления.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
Unmanned Systems Roadmap 2007-2032 / Joint Ground Robotics Enterprise. – [USA], 2007.
– P.125-146. –
Системные требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http://www.jointrobotics.com/library02.php (
дата обращения: 01.03.2010).
2.
Васильев А.В., Полин А.В. Мобильный робот-разведчик на базе шестигусеничного дви- жителя с изменяемой геометрией // Мехатроника, автоматизация, управление. – M.: Но- вые технологии. – 2009. – №3. – С. 24-27.
3.
Каляев И.А., Шеремет И.А. Военная робототехника: выбор пути // Мехатроника, авто- матизация, управление. – M.: Новые технологии. – 2008. – № 2. – С. 32-34.
4.
Степанов Д.Н. Интеллектуальные системы технического зрения для безопасности и навигации // Научно-технические ведомости СПб ГПУ. – 2008. – № 3. – С. 18-25.
5.
Степанов Д.Н., Батурин С.С., Миронова М.Ю. Монокулярные СТЗ и акустические сен- соры в задачах навигации // Материалы Четвертой Всероссийской научно-практической конференции ”Перспективные системы и задачи управления”.

Таганрог: Изд-во ТТИ
ЮФУ, 2009. – С. 68
Васильев Андрей Викторович
Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики.
E-mail: andrspan@yandex.ru.

Известия ЮФУ. Технические науки Тематический выпуск
124 194064, г. Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., 21.
Тел.: 88125526093; 88125839693.
Vasil’ev Andrey Viktorovich
Central R&D Institute of Robotics and Technical Cybernetics.
E-mail: andrspan@yandex.ru.
21, Tikhoretsky pr., St. Petersburg, 194064, Russia.
Тел.: 88125526093; 88125839693.
УДК 629.11.012
Г.О. Котиев, В.А. Горелов
ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ПО КОЛЕСАМ ДЛЯ
ТРАНСПОРТНОГО РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
В статье приведено описание предложенного закона распределения мощности по ко-
лесам транспортного комплекса с индивидуальной схемой трансмиссии, позволяющего
повысить показатели опорной проходимости. Представлена расчётная схема объекта и
основные положения разработанной математической модели, предназначенной для ими-
тационного моделирования прямолинейной динамики по несвязному грунту. Обозначены
направления дальнейших исследований.
Проходимость; закон распределения мощности; нечеткая логика; математическая
модель; имитационное моделирование; трансмиссия; контроллер; затраты энергии.
G.O. Kotiev, V.A. Gorelov

THE LAW OF DISTRIBUTION CAPACITY ON WHEELS FOR VEHICLE
ROBOTIC COMPLEX
In article the description of the offered law of distribution of power on wheels of a transport
complex with the individual scheme of the transmission is resulted, allowing to raise indicators of
basic passableness. The settlement scheme of object and substantive provisions of the developed
mathematical model intended for imitating modelling of rectilinear dynamics on an inconsistent
ground is presented. Directions of the further researches are designated.
Passableness; the law of distribution of power; fuzzy logic; mathematical model; simulation
modeling; transmission; the controller; energy expenses.
Как известно, движение любого колесного объекта по несвязным грунтам ха- рактеризуется большими затратами энергии, обусловленными значительным бук- сованием (
Б
S
) ведущих колес. Такое буксование, связанное c экскавацией грунта и бульдозерным эффектом, приводит к значительным энергетическим затратам.
Энергетические потери (
w
f
) значительно возрастают с увеличением коэффициен- та буксования (рис. 1), а коэффициент свободной тяги (
ϕ
) при этом растет незна- чительно и имеет определенное предельное значение (рис. 2).
Движение возможно только с определенным ограниченным значением сво- бодной тяги. С ростом буксования тяга перестает увеличиваться, и вся энергия двигателя тратится на преодоление увеличивающейся силы сопротивления дви- жению.
Так как удельная свободная сила тяги определяется соотношением реализуе- мой силы тяги к нормальной нагрузке на колесе P
Xi
/P
Zi
, то для обеспечения опорной проходимости необходимо обеспечить равенство этого соотношения максимально- му значению коэффициента сцепления φ
max
для текущего опорного основания.

Каталог: wp-content -> uploads -> 2010
uploads -> В. П. Зинченко писал о том, что если человек в детстве не дополучил некую норму участия в игровом времяпрепровождении, он приобретает социально-психологическую ущербность вроде «игровой дистрофии», которую в последу
2010 -> Муниципального общеобразовательного учреждения
2010 -> «международные отношения и геополитика транспорта» труды всероссийской научно-практической
2010 -> Джим коллинз
2010 -> Рабочая программа по английскому языку для 4в класса Разработчик программы Учитель : Хафизова Г. Г,Полушкина Ю. А


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал