CC BY
34
ляющие сигналы вырабатываются в ЭВМ алгоритмически и через контроллеры параллельных и последовательных портов, а также через последовательный мультиплексный канал, передаются на исполнительные устройства: приводы манипуляционной системы, системы передвижения и системы технического зрения. Кроме того, на аппаратуру передачи данных через контроллер вывода подается телеметрическая информация.
Информация о состоянии окружающей среды и бортовых систем мобильного робота формируется с помощью датчиков сенсорной подсистемы и вводится в бортовую ЭВМ управляющей подсистемы, где алгоритмически мультиплексируется для передачи через систему связи на центральный пульт. В ЭВМ центрального пульта, имеющей средства отображения информации, мультиплексированный сигнал расшифровывается, преобразуется в графики, диаграммы, показания приборов, отражающих состояние бортовых систем, что отображается на мониторе. Оператор принимает решение и вводит соответствующие команды в ЭВМ, в которой команды мультиплексируются и через систему связи передаются на мобильный робот, где после демультиплексирования и дополнительной обработки преобразуются в команды управления бортовыми системами.
D.A.Zvonarev
MANAGEMENT OF THE MOBILE ROBOT WITH THE ELECTRIC MOTOR
Advantages of use of an electric motor to management of the mobile wheel robot are considered and design stages of informatsion-measuring and operating subsystems are resulted.
Key words: the mobile wheel robot, touch subsystem, operating subsystem.
УДК 629.7.06
T.A. Акименко, канд. техн. наук, доц., (4872) 23-12-95, tantan72@mail.ru, (Россия, Тула, ТулГУ),
О.А. Лучанский, канд. техн. наук (Россия, г. Калининград, АБТС БФ МО РФ)
КОНСТРУКЦИИ ДЕМПФЕРОВ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ РОБОТОВ
Рассматриваются различные варианты конструкции демпферов систем технического зрения мобильных колесных роботов. Приведены структурные схемы систем технического зрения роботов.
Ключевые слова: демпфер, мобильный колесный робот, система технического зрения, платформа.
Схема простейшей из возможных конструкций демпферов приведена на рис. 1 [1,2]. В состав системы технического зрения (СТЗ) входят объек-
тив 1, фотоэлектронный преобразователь 2, платформа 3, демпферы 4, подвижное основание 5. Три точки платформы (А, В, С) обеспечивают три степени свободы, что достаточно для компенсации колебаний по координатам го, 3, у Платформа является полностью симметричной, т.е. центр вращения по оси х совпадает с центром масс, расстояние от центра масс до левых и правых подвесок одинаково, значения параметров
Пі = Цв = Цс, с а = св = сс. (1)
Рис. 1. Схема СТЗ с демпфирующей платформой
Если центр вращения по оси у совпадает с центром масс, то:
\MqZq + Зг| г о + Ъсг0 ] = (цгА + сгА) + (цгв +сгв) + (цгс +сгс);
(г\ЬА г А + сЬА г А) ("П^вс 2 в + с^вс 2 в) (Л^яс 2 с + с^вс 2 с) •
2
2
2
2
В операторной форме (2) имеет вид:
z,
O
0®)|мо0со):
со + с + г
]
^в[
1/со + с\ + г г ' '
с
/со + с
];
2
+ Л(Й + 2 Ь2ВС )^со + (сЬ2а + 2 сЬ2вс )]-
+ с)-гв и®)Ь
^ВС'
+ с)- г
JBC'
+ сУ,
(3)
О 0 ^ I
УІМУх0 ю) + 2Л^ 7ю + 2сЬ \= гв (ую)Цг|/ю + с) - гс (ую)Цгі/ю + с). Разрешая систему (3) относительно го, $, у, получаем
z
[гАи®) + 2ви®) + 2,
С
1(0 + с
).
О'
Ы
О(Усо)
[гАи®)ЬА-г
+ Ъс
(4)
с'
'ВС.
/со + с)
Л у (7е0) + Л(^м + 2ЬВС )^со + (сЬА + 2 сЬвс) [2в О®) ~ 2с 0'ю)]Цті/а> + с)
У(./ю)
в
) + 2г\Ь J()) + 2сЬ
2
Выполним подстановку в (4) зависимостей (5), которые в данном случае имеют вид:
2А=2Ъ+ 5
2В=2Ь~ ^Ь^ВС У5 (5)
2С = 2Ь ~ Ывс ~ У■> где гь - координата г точки основания, находящейся под центром масс платформы СТЗ; &ь - угол места основания; уь - угол крена основания.
Окончательно получим:
С/ю)
[3^0'ю) + ^й0'ю)(^ ~2Ь
Мо (./со) + Зтусо + 3 с = [З-/, (./со) + ЭЛ (./со)(Л ( - 2ЬВС )}\У:() (усо);
_ ~ 2ЬВС) + ^6 Ц^)(^А + 2£вс )](тусо + с) _
) + Л(^л + 2-^вс )УС0 + + 2СЬВС)
(6)
Уь
г2 + 2/2 -і- ,
)Ко'<°);
9 9 9 У 6 О'С0)Ж О'СО) ,
ЛОсо)2+2Л127со + 2с12 у
где Ж .(/со) - соответствующие передаточные функции.
Структурная схема СТЗ с демпфирующей платформой приведена на рис. 2.
► L а + 2L вс
УьО'со) ТГДаі)
Г ►
Рис. 2. Структурная схема СТЗ с демпфирующей платформой
К недостаткам СТЗ с демпфирующей платформой можно отнести сильное взаимное влияние каналов 0 и у. Кроме того, имеется значительная параметрическая зависимость между всеми тремя каналами. Перечисленные факторы не позволяют производить точную поканальную настройку для эффектного подавления колебаний. Более эффективной, с точки зрения раздельного подавления колебаний по разным каналам, является
СТЗ, размещенная на подвижном двухстепенном кардановым подвесе (рис. 3).
$ъ \
7ъ
Рис. 3. Схема СТЗ с тремя степенями свободы
В состав СТЗ входят объектив 1; фотоэлектронный преобразователь 2; платформа 3; демпфер 3 по координате шарнирный подвес 4, обеспечивающий вращение камеры по координате демпфер 5 по координате у; шарнирный подвес 6, обеспечивающий вращение камеры по координате у; демпфер 7 по координате 2; подвес 8, обеспечивающий линейное перемещение камеры по координате 2; подвижное основание 9. В СТЗ за счет вращения камеры в шарнирах 3 и 4 и вертикального перемещения в подвесе 8 обеспечивается три степени свободы по заданным координатам. Демпферы 3, 5 и 7 ограничивают движение по каждой координате раздельно. Благодаря приведенному техническому решению СТЗ может быть описана следующей простой системой дифференциальных уравнений:
Мо20 + 4^0 + сг2о = Л2^ +с2гь;
/9а+т19а + с9а = т1А +с^ь; (7)
+ + = ЛуУ* +суУь,
где Мо - масса СТЗ с двумя кардановыми подвесами и двумя шарнирами; J$ - момент инерции камеры СТЗ относительно оси у; Jy - момент инерции камеры и демпфера 0 относительно оси х; г\2, Л& Л г ~ коэффициенты вязко-
го трения соответствующих демпферов (г|2 измеряется
кг
сек
Лз И Г)
Ї
- в
2
кг ■ м
сек ■ рад
); с2, с & су - коэффициенты жесткости пружин демпферов (с2 из-
меряется
кг
2
сек
ЩИ Цу -в
кг ■ м
рад • сек
-)■
Передаточные функции по каналам z, <9, /имеют вид
X ^0'ю)(Л Zj® + Cz)
z
O
m0U®>) +л zj® + cz
_ ^г,0'«))(ЛаУю + са) J*U®) +Л9> + ^
УіО'юХЛуУю + s)
= zb{ja)Wk
zO
J,
+ Л,
+ c.,
= Уі(Ж
(8)
у
у W / ly./ — у
Структурная схема СТЗ с тремя степенями свободы приведена на
рис. 4.
2
Рис. 4. Структурная схема трехстепенной СТЗ
Данная СТЗ имеет только одну зависимость между каналами: через массы телекамеры, подвесок и демпфирующих элементов. Однако остается возможность управления постоянными времени и декрементами затухания передаточных функций путем введения дополнительных масс, или моментов инерции по каждому каналу, а также путем выбора параметров г| и с соответствующих демпферов.
Список литературы
1. Акименко Т.А., Лучанский О.А. Модели механического воздействия на транспортируемую аппаратуру //Системы управления электротехническими объектами: сб. трудов Всероссийской научно-технической конференции СУЭТО-4. Тула: ТулГУ, 2007. С. 27-30.
2. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Моделирование движения наземного объекта в тренажере // Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. Тула: ТулГУ, 2003. С. 190-197.
T.A. Akimenko, O.A. Luchansky
DESIGNS OF DAMPERS OF SYSTEMS OF TECHNICAL SIGHT OF MOBILE WHEEL ROBOTS
Various variants of a design of dampers of systems of technical sight of mobile wheel robots are considered. Block diagrams of systems of technical sight of robots are resulted.
Key words: a damper, the mobile wheel robot, system of technical sight, a platform.
