ПРОГРАМНІ АЛГОРИТМИ ПІДВИЩЕННЯ СТІЙКОСТІ ПРИ ПЕРЕМІЩЕННІ КРОКУЮЧОГО РОБОТА

Анотація

В роботі розроблено і випробувано метод підвищення стійкості крокуючого робота квадропода під час прямолінійного руху за рахунок модернізації програмних алгоритмів керування. Такі роботи знайшли широке застосування у військовій сфері, рятувальних операціях, будівництві, промисловості, дослідженнях та навіть у повсякденному житті. Проблема забезпечення стійкості під час руху актуальна для всіх типів крокуючих роботів, проте особливо гостро вона постає саме у біподах та квадроподах через конструктивні особливості та режими функціонування таких робототехнічних систем.

Досліджуючи питання стійкості робота квадропода було визначено, що стійкість можна умовно поділити на динамічну та статичну, де динамічна стійкість це  утримування стійкості при динамічному русі тіла, а статична – при його статичному положенні. Для квадропода частою проблемою є падіння на підняту кінцівку, яка є проблемою статичної стійкості, оскільки це пов’язано через втрату однієї опорної точки при відсутності переміщення тіла.

У статті було проведено огляд досліджень останніх років, зроблено висновок, що запропоновані методи підвищення стійкості крокуючих роботів умовно можна розділити на конструктивні та алгоритмічні. Конструктивні методи є розповсюдженим рішенням для стабілізації робота, але вони не є універсальними і потребують зміни конструкції. Алгоритмічні методи є більш універсальними, але їх використання часто обмежується обчислювальною потужністю робота, параметрами живлення та відсутністю необхідних сенсорів. Оцінивши недоліки розглянутих методів, було запропоновано метод стабілізації, що не потребує конструктивних модифікацій робота та не вимагає від нього великої розрахункової потужності.

Суть методу полягає у зміщенні центру мас від початкового положення у межі опорного трикутника, який утворений кінцівками в фазі переносу. Це досягається шляхом зміщення точок опори кінцівок у бік піднятої. Запропонований метод було імплементовано в алгоритм керування рухом робота та перевірено на моделі робота квадропода, який мав проблему втрати стійкості в момент переносу кінцівки в нове положення. Було сформовано алгоритм випробувань, що включає послідовність рухів для реалізації прямолінійного переміщення, а також поведено дослідження впливу параметру зміщення центру маси робота на час проходження ділянки фіксованої довжини. Проведені дослідження показали працездатність та ефективність запропонованого методу.