Обеспечение управляемости мобильного робота на основе точного определения параметров траектории движения с использованием спутниковых технологий глобального позиционирования.

В работе определяются основные направления повышения степени реализации потенциала скоростных качеств мобильного робота при дистанционном управлении; разрабатывается математическая модель движения мобильного робота в неподвижной системе координат; приводятся результаты экспериментального исследования динамики управляемого движения мобильного робота; обосновывается и разрабатывается метод точного определения требуемого поворачивающего момента и кривизны траектории. В результате исследования обоснованы пути повышения управляемости на основе использования современных информационных технологий.

Цель исследования состоит в определении основных направлений повышения степени реализации потенциала скоростных качеств мобильного робота при дистанционном управлении.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решаются следующие задачи:
1. Разработка расчетной схемы и математической модели управляемого движения мобильного робота на базе гусеничной машины в подвижной системе координат;
2. Имитационное моделирование динамики управляемого движения мобильного робота и анализ результатов;
3. Экспериментальное исследование динамики управляемого движения мобильного робота на основе точного определения параметров траектории движения с использованием спутниковых технологий глобального позиционирования;
4. Обоснование и разработка способа экспериментального определения требуемого поворачивающего момента, реализуемого системой управления поворотом;
5. Экспериментальное определение коэффициента сопротивления уводу опорных катков гусеничной машины.

Для новых видов скоростных транспортных средств и роботизированных комплексов, создаваемых на их базе, разрабатываются системы автоматического управления движением, позволяющие осуществить различные виды управления: ручной режим, дистанционный и программный. Однако эффективность этих систем ограничена. Для повышения степени реализации потенциальных скоростных качеств машины разрабатываются мероприятия по совершенствованию системы управления и улучшению динамических свойств транспортного средства. Таким образом, повышение степени реализации потенциальных скоростных свойств робототехнических комплексов при дистанционном и программном управлении и определяет актуальность выполняемого научного исследования.

При решении аналитических задач использованы методы теории движения гусеничных машин, основа динамики управляемого движения и компьютерное моделирование динамический процессов. Решение экспериментальных задач достигнуто на основе измерения параметров траектории и кинематических параметров движения с использованием спутниковых технологий глобального позиционирования.

При разработке систем дистанционного и автоматического управления движением мобильными роботами на базе быстроходных гусеничных машин необходимо учесть новые результаты, полученные в результате исследования. В частности, для реализации динамических качеств мобильных роботов при переходных процессах поворачивающий момент, создаваемый системой управления поворотом, должен быть в 1.5–2.0 раза выше принимаемого при расчете. Вследствие юза и буксования движителя фактическая кривизна траектории в 1.5–2.5 раза меньше расчетной. Кроме того, коэффициент сопротивления боковому уводу, формирующий момент сопротивления грунта опорной поверхности, является не постоянной величиной, а сложной нелинейной функцией, зависящей от бокового движения, конструкции блока подвески опорных катков, температуры их шин, процесса взаимодействия опорных катков с грунтом через гусеницу и других параметров. В связи с этим, синтез перспективных систем управления движением мобильных роботов должен базироваться на новых знаниях, информационных технологиях и программно-аппаратном обеспечении. Это позволит создавать ПИД-регуляторы в системе управления движением, параметры которых адаптируются с учетом реального состояния объекта управления и траектории движения. Создание таких регуляторов является задачей последующих этапов исследований и выполнения опытно-конструкторских работ.

1. Держанский В.Б. Динамическая нагруженность фрикционных элементов транспортных машин / Держанский В.Б., Тараторкин И.А. – Екатеринбург: УрО РАН, 2010. – 176 с.
2. Жилейкин М.М., Ягубова Е.В., Чижов Д.А. Обоснование применимости масштабных моделей для экспериментального исследования параметров движения колесной машины на деформируемых грунтах. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 3(660). С. 18-26.
3. Благонравов, А.А. Динамика управляемого движения [Текст] / А.А. Благонравов, В.Б. Держанский. – Курган: Издательство Курганского машиностроительного института. – 1995. –162 с.
4. Красненьков В.И. Основы теории управляемости. Учебное пособие, М.: МВТУ, 1977. - 68 с.

The paper defines the main directions of improving the degree of realization of the potential of high-speed mobile robot attributes for remote control; developed a mathematical model of the mobile robot in the fixed coordinate system; the results of an experimental study of the dynamics of managed mobile robot; substantiated and developed the method of accurately determining the required turning moment and the curvature of the trajectory. The study substantiated ways to improve the handling on the basis of use of modern information technologies.