Studying of Controlled Movement of Stepping Robots by Methods of Computer Simulation of the Dynamics of Related Body Systems

Abstract

Рассматривается управление шагающим многоногим роботом с различными модификациями движителей. Представлен синтез управления движением в режимах с использованием одноколесного и шагающих движителей. Для синтеза управляемого движения используется метод обратной задачи. Уравнения метода обратной задачи составляются на основе методов динамики связанных систем тел и включают в себя уравнения движения свободных тел и уравнения связей. Выделены три группы уравнений связей-определения походки робота, описания условий устойчивости робота и взаимосвязанного движения выбранных звеньев робота. Уравнения метода обратной задачи в такой постановке содержат вторые производные координат системы в уравнениях связей, описывающих программную траекторию главного вектора реакций связей. Такие уравнения не имеют однозначного решения в общем случае из-за наличия вторых производных множителей Лагранжа. Рассмотрен упрощенный метод решения такой задачи, в котором инерционные составляющие в уравнениях связей отбрасываются, поскольку их влиянием на динамику многоногих роботов можно пренебречь. Предложены уравнения связей, которые задают взаимосвязанное движение выбранных звеньев робота и определяющие однозначное решение задачи на основе приближенных уравнений. Получены программные движения для комбинированного колесно-шагающего движителя, допускающего движение в двух режимах. Для перемещения по ровной поверхности используется одноколесный движитель с подруливанием с помощью выбранных шагающих движителей. Преодоление препятствий и выполнение рабочих функций осуществляется с помощью шагающих движителей.