Шагающая машина

Cтраница 3

Одной из актуальных задач современной теории машин и механизмов является изучение механических систем с переменной структурой. Причем наиболее часто такие системы приходится рассматривать в исследованиях конструкций роботов, манипуляторов и шагающих машин. [31]

В результате исследований, описанных в [1,2], было введено новое по отношению к механическим транспортным системам понятие походки, позволяющее в любой момент цикла шагания экипажа точно определить структуру системы и последовательность изменения этой структуры. В этих исследованиях было найдено общее число возможных походок четырехногих, шестиногих, восьминогих и некоторых других шагающих машин. Были найдены параметры, определяющие походки шагающих машин и критерии их оценки. Такими параметрами явились отношение времени нахождения ноги в фазе опоры к длительности всего цикла шагания одной ноги, определяемое коэффициентом режима у, и расположение ног в начальной позиции в циклах шагания этих ног Р, где i - номер соответствующей ноги. Причем в исследовании особого класса походок волновых симметричных, оказавшихся наиболее удобными для шестиногих машин, число параметров походок уменьшается до двух. [32]

Игнорирование конструктивных особенностей движителя позволило, например, свести задачу о статическом равновесии шагающего экипажа к геометрии опорных многоугольников и тем самым эффективно применить вычислительную технику. С ее помощью были изучены все возможные походки шестиногих машин, выявлены и отброшены статически неустойчивые, а среди оставшихся была проведена систематизация с целью выявления групп походок, наиболее устойчивых и поэтому наиболее приемлемых для применения в шагающих машинах. Под запасом статической устойчивости принималось минимальное за цикл ходьбы расстояние от центра тяжести экипажа ( геометрический центр корпуса) до границы опорного многоугольника. [33]

Под сползанием экипажа понимается нарастающее изменение одной или нескольких координат, описывающих положение его корпуса. Положение корпуса экипажа зависит от длины опорных нот и приведенной упругости ног и грунта. Явление сползания наблюдается только в шагающих машинах, длины ног которых адаптируются к неровностям местности. Если длины всех опорных ног будут в процессе движения от цикла к циклу уменьшаться одинаково, то это приведет к тому, что будет уменьшаться только средняя высота корпуса ( сползание по высоте), если же не одинаково - то произойдет прогрессирующий перекос корпуса ( сползание по тангажу или по крену), что в конечном счете также приведет к невозможности работы машины или даже к опрокидыванию экипажа. [34]

Модель трех - W - 2 - 2 - 3 1. [36]

Выше были рассмотрены механизмы, образованные из замкнутых кинематических цепей. В некоторых современных машинах используются плоские и пространственные механизмы, образованные из незамкнутых кинематических цепей. Эти цепи используются в механических манипуляторах, роботах, шагающих машинах и других устройствах, имитирующих и заменяющих руки и ноги человека. [37]

Значительно лучшим решением является применение в качестве движителя механизма с поступательно движущимся звеном, траектории точек которого тождественны траектории точки, воспроизводящей прямую линию. Поступательно движущееся звено можно организовать искусственно: добавить к прямолинейно направляющему механизму ряд механизмов - трансляторов, или провести синтез его непосредственно. Оба решения без особых усложнений позволяют решить проблему адаптации для увеличения профильной проходимости шагающих машин. [38]

Как коэффициент режима у, так и фазовый сдвиг А исчисляются в долях цикла. Причем из соображений удобства вычислений циклы движения шестиногими походками были разделены на 12 долей. Вычисления, проведенные с применением ЭВМ, показали, что волновые симметричные походки обладают наибольшим запасом статической устойчивости среди всех возможных 1030 походок шестиногих. Подтверждением правильности этого вывода служат наблюдения биологов [3], из которых следует, что именно этот класс походок используют насекомые. Следует заметить, однако, что опыт живой природы не всегда применим в исследованиях шагающих машин, поскольку статическая устойчивость, например, у восьминогих походок больше у неволновых, хотя членистоногие используют только волновые походки. [39]

Помимо величины запаса статической устойчивости и величины неустойчивости, рассмотрены и другие критерии выбора и сравнительной оценки походок. В работах [4, 5] показано, что, несмотря на полную развязку корпуса экипажа от неровностей дороги, достигаемую автоматической адаптацией движителей, движение экипажа не будет полностью комфортабельным. В результате перераспределения весовых нагрузок в ногах экипажа, возникающего в процессе шагания, а также в силу того, что как сами ноги, так и грунт обладают некоторой упругостью, возникают вертикальные смещения точек подвеса ног к корпусу и связанные с этим девиации корпуса - его угловые и линейные ( по вертикали) отклонения от заданного положения в пространстве. Здесь свойство переменности структуры экипажа приводит к тому, что, помимо необходимости рассмотрения многократной статической неопределенности системы при нахождении опорных реакций в ногах, следует учитывать изменение кратности этой неопределенности при каждом подъеме или постановке одной, двух и даже трех ног шагающей машины одновременно. [40]

Страницы: 1 2 3