Details

В работе рассматривается автономный мобильный робот, перемещающийся по протяженной цилиндрической направляющей (стержню или тросу) за счёт периодического заклинивания опорных элементов, выполненных в форме втулок. Предложена математическая модель движения робота за счет поступательного перемещения штока линейного электропривода и поворота опорных элементов, учитывающая различие коэффициентов трения во внутренней и периферийной зонах втулки. Сформулированы задачи определения усилий, развиваемых линейным приводом, при заданных значениях коэффициентов трения, а также обратная задача определения коэффициентов трения при известном усилии привода. Установлено, что необходимым условием движения является сохранение режимов взаимодействия втулок с опорной поверхностью. Разработан прототип мобильного робота, реализующий предложенный принцип перемещения. Проведены экспериментальные исследования движения робота по тросу и стержню, подтверждающие адекватность разработанной математической модели и позволяющие установить требования к силовым характеристикам линейного привода. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании «лазающих» автономных мобильных роботов для выполнения инспекционных и технологических операций на протяжённых конструкциях.

This paper considers an autonomous mobile robot moving along an extended cylindrical guide (a rod or a cable) by means of periodic jamming of support elements made in the form of sleeves. A mathematical model of the robot motion is proposed, based on the translational displacement of the linear actuator rod and the rotation of the support elements, taking into account the difference in friction coefficients in the inner and peripheral zones of the sleeve. Problems are formulated for determining the force developed by the linear actuator for given values of friction coefficients, as well as the inverse problem of identifying friction coefficients for a known actuator force. It is established that a necessary condition for motion is the preservation of the interaction regimes between the sleeves and the supporting surface. A prototype of the mobile robot implementing the proposed locomotion principle has been developed. Experimental studies of the robot motion along a cable and a rod have been carried out, confirming the adequacy of the proposed mathematical model and making it possible to determine the requirements for the force characteristics of the linear actuator. The obtained results can be used in the design of climbing autonomous mobile robots intended for inspection and technological operations on extended structures.