ВІДМОВОСТІЙКЕ АДАПТИВНЕ КЕРУВАННЯ КРОКУЮЧИМ ГЕКСАПОДОМ ЗА НЕСПРАВНОСТІ ОДНІЄЇ КІНЦІВКИ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.68(2).2024.318216Ключові слова:
мобільний робот, гексапод, алгоритм ходи, відмова, система керування, діагностування, відмовостійке адаптивне керування, функціональна схема, канал керуванняАнотація
Статтю присвячено вдосконаленню системи керування крокуючим мобільним роботом, який має шість кінцівок (гексаподом), з метою забезпечення його стійкого руху у випадку несправності чи відмови однієї кінцівки. Як базовий алгоритм руху розглядається трипедальна хода. У якості несправності кінцівки розглядається відмова одного із суглобів. Для забезпечення руху у випадку відмови однієї кінцівки розроблено алгоритм трипедальної ходи, який забезпечує для кожної з бездефектних кінцівок перебування у стадії стійкої опори протягом двох фаз руху підряд. Оцінку можливості відмовостійкої ходи гексаподу за розробленим алгоритмом виконано на основі опорних трикутників та чотирикутника між кінцівками, що знаходяться у фазі опори.
Виконано структурно-функціональний синтез системи відмовостійкого адаптивного керування гексаподом, яка складається з таких модулів і підсистем: модуль динамічної моделі робота; модуль базового алгоритму ходи; підсистема виконавчих елементів; підсистема діагностування та прийняття рішення; підсистема альтернативних алгоритмів ходи. Розроблено та обґрунтовано структурно-функціональну схему каналу керування для реалізації алгоритму діагностування суглобу однієї кінцівки, прийняття рішення про його стан та перемикання на продовження виконання базового алгоритму ходи, якщо стан суглобу оцінюється як бездефектний. Розроблено та обґрунтовано схему каналу керування перемиканням на виконання альтернативного алгоритму ходи, якщо стан суглобу оцінюється як дефектний. Запропоновані структурно-функціональні рішення узагальнено для випадку відмови інших суглобів розглянутої кінцівки та інших кінцівок гексаподу.
Показано, що на основі виявлення та локалізації відмов суглобів кінцівок гексапода відбувається переконфігурація алгоритму ходи та системи керування, і таким чином реалізується відмовостійке адаптивне керування рухом гексапода. Реалізація запропонованих альтернативних трипедальних алгоритмів ходи та каналів керування у системі відмовостійкого адаптивного керування забезпечить стабільний рух гексапода при відмові однієї з кінцівок.
Посилання
F. Rubio, F. Valero, and C. Llopis-Albert, “A review of mobile robots: Concepts, methods, theoretical framework, and applications”, International Journal of Advanced Robotic Systems, vol.16, Iss. 2, pp. 1-22, 2019. DOI:10.1177/1729881419839596
V. Lyashenko, M. Ahmad, N. Belova, and S. Sotnik, “Modern Walking Robots: A Brief Overview”, International Journal of Recent Technology and Applied Science, vol 3, no. 2, pp. 32-39, 2021. DOI:10.36079/lamintang.ijortas-0302.252
L. Wijayathunga, A. Rassau, and D. Chai, “Challenges and Solutions for Autonomous Ground Robot Scene Understanding and Navigation in Unstructured Outdoor Environments: A Review”, Applied Sciences, vol. 13, Iss. 17, 9877, 33 р., 2023. DOI:10.3390/app13179877
Ya. R. Korolenko, Robastna systema keruvannia rukhom krokuiuchoho mobilnoho robota/ 2024. Mahisterska dys.: 151 Avtomatyzatsiia ta kompiuterno-intehrovani tekhnolohii. 124 s. (in Ukrainian)
J. Yuan, L. Yan, Y. Zhang, H. Li, and C. Zuo, “Review of Bionic Hexapod Robot”, Journal of Artificial Intelligence Practice, vol. 5, pp. 7-10, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.23977/jaip.2022.050102.
Z. J. Chen, Q. X. Xi, F. Gao and Y. Zhao, "Fault-tolerant gait design for quadruped robots with one locked leg using the g(f) set theory", Mechanism and Machine Theory, vol. 178, 2022. DOI:10.1016/j.mechmachtheory.2022.105069
J.-M. Yang, "Two-phase discontinuous gaits for quadruped walking machines with a failed leg", Robotic and Autonomous Systems, vol. 56, Iss.9, pp.728-737, 2008. https://doi.org/10.1016/j.robot.2008.01.002
U. Asif, "Improving the navigability of a hexapod robot using a fault-tolerant adaptive gait", International Journal of Advanced Robotic Systems, vol.9, Iss.33, pp.1–12, 2012. DOI: 10.5772/50604
Y. Liu, X. Fan, L. Ding, J. Wang, T. Liu, and H. Gao, "Fault-Tolerant Tripod Gait Planning and Verification of a Hexapod Robot", Applied Sciences, vol.10, Iss. 8, 2959, 2020. https://doi.org/10.3390/app10082959
B. You, Y. Fan, and D. Liu, "Fault-tolerant motion planning for a hexapod robot with single-leg failure using a foot force control method", International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 19, Iss.5, pp.1–12, 2022. DOI:10.1177/17298806221121070
J. Coelho, B. Dias, G. Lopes, F. Ribeiro, and P. Flores, "Reactive Locomotion of a Hexapod for Navigation Across Irregular Ground", Advances in Robot Kinematics 2022 (ARK 2022), Springer Proceedings in Advanced Robotics, vol. 24, pp. 478–485, 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-031-08140-8_52
Ya.R. Korolenko, Yu.O. Pavlovska, " Simulation of the movement of a walking robot with a damaged limb in MATLAB ", Vcheni zapysky TNU im. V.I. Vernadskoho. Seriia: Tekhnichni nauky, Vol 35 (74), №5, 2024.
C. Gurel, Hexapod Modelling, Path Planning, and Control. [Electronic resource], ResearchGate, 2017. – Resource access mode:https://www.researchgate.net/publication/320386792_Hexapod_Modelling_Path_Planning_and_Control#pf34.
Servo Tower Pro MG995 Arduino.ua Electronic resource]. – Resource access mode:https://arduino.ua/ru/prod2551-servoprivid-tower-pro-mg995-180.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Бурау Н.І., Короленко Я.Р., Павловська Ю.О., Павловський О.М.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.