Статья

Название статьи ПОДВОДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ И ПРОХОДИМОСТИ ШАГАЮЩЕГО АППАРАТА МАК-1
Автор В.В. Арыканцев, В.В. Чернышев
Рубрика РАЗДЕЛ V. ПОДВОДНАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Месяц, год 10, 2015
Индекс УДК 627.02:007.52
DOI
Аннотация Обсуждаются результаты испытаний подводного шагающего аппарата МАК-1. Аппарат разработан для оптимизации параметров механизмов шагания и отработки методов управления движением шагающих робототехнических систем передвигающихся по дну. При проведении испытаний проверялась работоспособность систем шагающего аппарата и исследовалось влияние конструктивных особенностей шагающего движителя на его тягово-сцепные свойства и грунтовую проходимость. Также определенное внимание было уделено отработке методов управления автономным движением подводного аппарата в условиях неполного и неоднозначного представления о текущей ситуации. Испытания проводились на небольших глубинах (до 20 м). При определении тягово-сцепных свойств определялись условия, когда будет иметь место буксование стоп и срыв грунта при курсовом движении шагающего аппарата с варьируемой нагрузкой на крюке. При этом использовался метод, основанный на непосредственной видеосъемке процесса движения ног шагающего аппарата с последующей покадровой обработкой видеозаписи на ЭВМ. При исследовании предельной грунтовой проходимости находились условия, при которых наблюдалась полная потеря проходимости, обусловленная слабыми несущими свойствами грунта. Для этого осуществлялось движение в наиболее тяжелых, с точки зрения грунтовой проходимости, заиленных участках дна. Испытания показали, что шагающие движители в подводных условиях могут обеспечить более высокие тягово-сцепные свойства в сравнении с колесными и гусеничными. Аналог коэффициента сцепления для шагающих машин на слабонесущих грунтах может быть больше 1. В результате, даже на грунтах с низкой несущей способностью можно реализовать по сцеплению силу тяги большую веса (отрицательной плавучести) машины. У колесных и гусеничных машин максимально возможная по сцеплению сила тяги на слабых грунтах, как правило, не превосходит 10–20 % от их веса. Проведенные эксперименты также подтвердили существенное превосходство шагающих машин по грунтовой и профильной проходимости перед традиционными транспортными средствами. Результаты работы могут быть востребованы при разработке инженерных методов расчета и проектирования шагающих движителей подводных робототехнических систем, предназначенных для подводно-технических работ и для новых технологий освоения ресурсов морского дна.

Скачать в PDF

Ключевые слова Подводные аппараты; мобильные роботы; машины передвигающиеся по дну; шагающий движитель; взаимодействие с грунтом; тягово-сцепные свойства; проходимость; подводные испытания.
Библиографический список 1. Андреев С.И., Казакова В.Е., Бабаева С.Ф., Черкашёв Г.А. Твердые полезные ископаемые мирового океана: история открытий, геологическое изучение, перспективы освоения // Горный журнал. – 2013. – № 11. – С. 65-72.
2. Verichev S., Jonge L., Wiebe B., Rodney N. Deep mining: from exploration to exploitation // Minerals of the Ocean – 7 & Deep-Sea Minerals and Mining – 4: abstracts of Int. Conf. / VNIIOkeangeologia. – St. Petersburg, 2014. – P. 126-138.
3. http://www.nautilusminerals.com.
4. Hong S., Kim H.W., Choi J.S. Transient Dynamic Analysis of Tracked Vehicles on Extremely Soft Cohesive soil // The 5th ISOPE Pacific/Asia Offshore Mechanics Symposium. – 2002. – P. 100-107.
5. Kim H.W., Hong S., Choi J.S. Comparative Study on Tracked Vehicle Dynamics on Soft Soil: Single-Body Dynamics vs. Multi-body Dynamics, ISOPE, OMS-2003, Tsukuba, Japan, 2003. – P. 132-138.
6. Chernyshev V.V., Gavrilov A.E. Traction properties of walking machines on underwater soils with a low bearing ability // Minerals of the Ocean – 7 & Deep-Sea Minerals and Mining – 4: abstracts of Int. Conf. / VNIIOkeangeologia. – St. Petersburg, 2014. – P. 21-24.
7. Briskin E.S., Chernyshev V.V., Maloletov A.V and others. On ground and profile practicability of multi-legged walking machines //Climbing and Walking Robots. CLAWAR 2001: Proc. of the 4-th Int. Conf. Karlsruhe, Germany, 2001. – P. 1005-1012.
8. Чернышев В.В. Полевые исследования шагающих машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2004. – № 4. – C. 20-22.
9. Briskin E.S., Chernyshev V.V., Maloletov A.V., Zhoga V.V. The Investigation of Walking Machines with Movers on the Basis of Cycle Mechanisms of Walking // The 2009 IEEE Int. Conf. on Mechatronics and Automation (Changchun, Jilin, August 9-12, 2009): conf. proceedings. – China, 2009. – P. 3631-3636.
10. Брискин Е.С., Чернышев В.В., Малолетов А.В., Шаронов Н.Г. Сравнительный анализ колёсных, гусеничных и шагающих машин // Робототехника и техническая кибернетика. – 2013. – № 1. – C. 6-14.
11. Планетоходы / под. ред. Кемурджиана А.Л. – М.: Машиностроение, 1982. – 319 c.
12. Чернышев В.В. Опыт использования шагающей машины для ликвидации аварийного разлива нефти // Безопасность жизнедеятельности. – 2003. – № 5. – C. 28-30.
13. Silva M.F., Machado J.A.T. A literature review on the optimization of legged robots // Journal of Vibration and Control. – 2012. – No. 18. – P. 1753-1767.
14. Briskin E.S., Kalinin J.V., Maloletov A.V., Chernyshev V.V. On the energy efficiency of cyclic mechanisms // Mechanics of Solids. – 2014. – Vol. 49, No. 1. – P. 11-17.
15. Пат. 2207583 РФ, МПК 7 В 62 D 57/032. Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости / Чернышев В.В., Брискин Е.С., Савин А.Ю.; ВолгГТУ. 2003.
16. Чернышев В.В. Арыканцев В.В. МАК-1 – подводный шагающий робот // Робототехника и техническая кибернетика. – 2015. – № 2. – C. 45-50.
17. Чернышев В.В. Моделирование динамики шагающей машины с цикловыми движителями как системы твёрдых тел с упругодиссипативными связями // Известия ВолгГТУ. Серия "Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах". – 2010. – № 11. – C. 32-35.
18. Chernyshev V.V., Briskin E.S., Zhoga V.V., Maloletov A.V., Sharonov N.G. Modeling of the Dynamics of the Walking Machine with the Cyclic Propulsors as System Solids with Elastic and Damping Relations // The 3rd Joint Int. Conf. on Multibody System Dynamics. The 7th Asian Conference on Multibody Dynamics, Busan (Korea), 2014. – 9 p. (pdf). Режим доступа: http://imsd-acmd2014.ksme.or.kr/.
19. Брискин Е.С., Чернышев В.В., Фролова Н.Е. О позиционной зависимости тяговосцепных свойств шагающих машин с цикловыми движителями // Тракторы и сельхозмашины. – 2009. – № 6. – C. 21-25.
20. Гуськов В.В., Велев Н.Н., Атаманов Ю.Е. и др. Тракторы: Теория. – М.: Машиностроение, 1988. – 376 с.
21. Забавников Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин. – М.: Машиностроение, 1975. – 448 с.

Comments are closed.