Статья

Название статьи РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УЗЛА НОГИ АНТРОПОМОРФНОГО РОБОТА АНТАРЕС НА ОСНОВЕ ДВУХМОТОРНОГО КОЛЕНА
Автор Н.А. Павлюк, В.Ю. Будков, М.М. Бизин, А.Л. Ронжин
Рубрика РАЗДЕЛ III. НАЗЕМНАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Месяц, год 01, 2016
Индекс УДК 004.5
DOI
Аннотация Рассматривается задача проектирования конструктивных решений ног для антропоморфных роботов, приводится обзор существующих антропоморфных роботов с анализом сервоприводов и несущих деталей, а также конструкций и решений в целом, задействованных при разработке сборке ног роботов. Предложен вариант конструкции ног для разрабатываемого робота Антарес. Использованная в колене двухмоторная компоновка обеспечивает большую мощность узла, независимое взаимодействие с соседними узлами бедра и голени при сгибе, кроме того, удалось достичь большего угла сгиба ноги в колене по сравнению с одномоторной компоновкой колена, минимизировано смещение центра масс при выполнении простых движениях. Каждая нога имеет 6 независимых от остальных узлов робота степеней свободы, в сборке с тазовым механизмом количество степеней свободы на каждую ногу в отдельности возрастает до 7, в целом разработанное решение ног для антропоморфного робота Антарес имеет 14 степеней свободы. На этапе изготовления прототипа для проверки и отладки работы узлов в конструкции используются сервоприводы Dynamixel, производства компании Robotis. Для снижения электрической нагрузки на основной аккумулятор робота в бедренных отделах ног предусмотрена установочная площадка для вспомогательных аккумуляторов, осуществляющих питание сервоприводов. Приведены технические характеристики используемых сервоприводов, углы поворотов узлов ног, описаны углы поворотов отдельных узлов. Для ускорения работы и экономии процессорного времени основного вычислительного модуля непосредственное управление сервоприводами выполняется посредством вспомогательных контроллеров, отвечающих за работу всех 6 двигателей, установленных в суставных узлах каждой ноги робота. Разрабатываемый робот ориентирован на применение в образовательных целях для участия в соревнованиях роботов-футболистов, также рассматривается возможность их использования при разработке ассистивных технологий человеко-машинного взаимодействия на основе многомодальных интерфейсов.

Скачать в PDF

Ключевые слова Антропоморфные роботы; сервоприводы; кинематическая схема; Антарес; конструкции деталей; двухмоторное колено; тазовый механизм.
Библиографический список 1. Кудряшов В.Б., Лапшов В.С., Носков В.П., Рубцов И.В. Проблемы роботизации ВВТ в части наземной составляющей // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 3 (152). – С. 42-57.
2. Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Семенов С.Е., Яроц В.В., Верейкин А.А., Кулаков Б.Б., Каргинов Л.А. Метод проектирования пространственных древовидных исполнительных механизмов шагающих роботов // Инженерный вестник. МГТУ Н.Э. Баумана. – 2014. – № 11. – С. 6-10.
3. Карпенко А.П. Робототехника и системы автоматизированного проектирования. Учебное пособие. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 71 с.
4. Лапшин В.В. Механика и управление движением шагающих машин. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. – 19 с.
5. Лапшин В.В. Об устойчивости движения шагающих машин // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2014. – № 6. – С. 319-335.
6. Зельцер А.Г., Верейкин А.А., Гойхман А.В., Савченко А.Г., Жуков А.А., Демченко М.А. Концепция экзоскелета капсульного типа для аварийноспасательных операций // Инженерный вестник. МГТУ Н.Э. Баумана. – 2015. – № 3. – С. 14-22.
7. Верейкин А.А., Ковальчук А.К., Каргинов Л.А. Исследование динамики исполнительного механизма экзоскелета нижних конечностей с учётом реакций опорной поверхности // Наука и образование. МГТУ Н.Э. Баумана. – 2014. – № 29. – С. 256-278.
8. Warnakulasooriyaa S., Bagheria A., Sherburnb N., Shanmugavel M. Bipedal Walking Robot – A developmental design // Procedia engineering. – 2012. – No. 41. – P. 1016-1021.
9. Lima S.C., Yeapa G.H. The Locomotion of Bipedal Walking Robot with Six Degree of Freedom // Procedia Engineering. – 2012. – No. 41. – P. 8-14.
10. Yoo J.K., Lee B.J., Kim. J.H. Recent Progress and Development of the Humanoid Robot Hansaram //Robotics and Autonomous Systems. – 2009. – No. 57. – P. 973-981.
11. Buschmann T., Lohmeier S., Ulbrich H. Humanoid Robot Lola: Design and Walking Control // Journal of Physiology. – 2009. – No. 103. – P. 141-148.
12. Mohameda Z., Capi G. Development of a New Mobile Humanoid Robot for Assisting Elderly People // Procedia Engineering. – 2012. – Vol. 41. – P. 345-351.
13. Nakashima M., Tsunoda Y. Improvement of Crawl Stroke for the Swimming Humanoid Robot to Establish an Experimental Platform for Swimming Research // Procedia Engineering. – 2015. – Vol. 112. – P. 517-521.
14. Shah S.V., Saha S.K., Dutt J.K. Modular Framework for Dynamic Modeling and Analyses of Legged Robots // Mechanism and Machine Theory. – 2012. – No. 49. – P. 234-255.
15. Yua X., Fub C., Chen K. Modeling and Control of a Single-legged Robot // Procedia Engineering. – 2011. – Vol. 24. – P. 788-792.
16. Potts A.S., Jaime da Cruz J. A Comparison Between Free Motion Planning Algorithms Applied to a Quadruped Robot Leg // IFAC-papersonline. – 2015. – No. 48-19. – P. 019-024.
17. Rostro-Gonzalez H., Cerna-Garcia P.A., Trejo-Caballero G., Garcia-Capulin C.H., Ibarra-Manzano M.A., Avina-Cervantes J.G., Torres-Huitzil C. A CPG System Based on Spiking Neurons for Hexapod Robot Locomotion // Neurocomputing. – 2015. – Vol. 170. – P. 47-54.
18. Pan P.S., Wu C.M. Design of a Hexapod Robot with a Servo Control and a Man-Machine Interface // Robotics and Computer-Integrated manufacturing. – 2012. – Vol. 28. – P. 351-358.
19. Vidoni R., Gasparetto A. Efficient Force Distribution and Leg Posture for a Bio-Inspired Spider Robot // Robotics and Autonomous Systems. – 2011. – Vol. 59. – P. 142-150.
20. Электронный каталог компаний «ROBOTIS». Режим доступа:
http://en.robotis.com/index/product.php?cate_code=101011 (дата обращения: 03.03.16).
21. Ронжин А.Л., Будков В.Ю., Ронжин А.Л. Технологии формирования аудиовизуального интерфейса системы телеконференций // Автоматизация. Современные технологии. – 2011. – № 5. – С. 20-26.
22. Карпов А.А., Ронжин А.Л. Многомодальные интерфейсы в автоматизированных системах управления // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2005. –Т. 48, № 7. – С. 9-14.
23. Karpov A.A., Ronzhin A.L. Information Enquiry Kiosk with Multimodal User Interface // Pattern Recognition and Image Analysis, Moscow: MAIK Nauka/Interperiodica. – 2009. – Vol. 19, № 3. – P. 546-558.

Comments are closed.