Details

Объект исследования — инспекционный робот для работы в шахтной выработке. Предмет исследования — кинематические параметры и поведение четырёхгусеничного мобильного робота при движении по неровной поверхности и при преодолении препятствий. Цель работы — построить модель шахтного инспекционного робота с гусеничным движителем и механизмом преодоления препятствий, а затем проверить его движение в ADAMS и MATLAB/Simulink. В работе рассмотрены условия эксплуатации робота в шахте. Определены требования к мобильной платформе, её движению и проходимости. Выбрана схема четырёхгусеничного робота с независимым приводом гусеничных модулей. Для преодоления препятствий предусмотрен вспомогательный гусеничный механизм. Для механизма подъёма вспомогательной гусеницы выполнено кинематическое описание. Получены зависимости прямой и обратной кинематики. Также рассмотрены условия реализуемости движения. Для проверки конструкции создана модель робота в ADAMS. В модели заданы связи, приводы и контактные взаимодействия между гусеничными элементами, опорной поверхностью и полукруглым цилиндрическим препятствием. Проведено моделирование движения робота по плоскости и при преодолении препятствий. В качестве выходных параметров использованы координаты контрольной точки корпуса, углы ориентации корпуса, углы поворота переднего и заднего рычагов, а также углы поворота шарниров JOINT_20 и JOINT_21. В MATLAB/Simulink сформированы входные сигналы для гусеничных приводов и рычажных механизмов. Модель ADAMS связана с MATLAB/Simulink через интерфейс совместного моделирования. Это позволило передавать управляющие воздействия в динамическую модель и получать параметры движения робота. Результаты моделирования показывают, что выбранная схема робота обеспечивает движение по опорной поверхности и прохождение полукруглого цилиндрического препятствия. Разработанная модель может быть использована при дальнейшем проектировании шахтных инспекционных роботов, выборе параметров приводов и анализе движения при преодолении препятствий.

The object of the research is an inspection robot for operation in underground mine workings. The subject of the research is the kinematic parameters and motion behavior of a four-tracked mobile robot on an uneven surface and during obstacle overcoming. The purpose of the thesis is to build a model of a mine inspection robot with a tracked locomotion system and an obstacle-overcoming mechanism, and to check its motion using ADAMS and MATLAB/Simulink. The thesis considers the operating conditions of the robot in a mine environment. The main requirements for the mobile platform are defined. A four-tracked robot scheme with independently driven tracked modules is selected. An auxiliary tracked mechanism is also included for contact with obstacles. A kinematic description of the auxiliary track lifting mechanism is given. Forward and inverse kinematic relationships are obtained. The rotation angle limits and motion feasibility conditions are also considered. A simulation model of the robot is created in ADAMS. Contact interactions between the tracks, the ground surface, and a semi-cylindrical obstacle are defined. The motion of the robot on the ground plane and during obstacle overcoming is simulated. The main output parameters include the coordinates of the chassis reference point, body orientation angles, front and rear arm rotation angles, and the trajectory of the robot. In MATLAB/Simulink, control signals for the tracked drives and lifting mechanisms are generated. The ADAMS model is connected with MATLAB/Simulink through a co-simulation interface. This makes it possible to send control inputs to the dynamic model and obtain output motion parameters. The simulation results show that the selected robot scheme can move along the supporting surface and pass over a semi-cylindrical obstacle. The developed model can be used for further design of mine inspection robots, selection of drive parameters, and analysis of motion during obstacle overcoming.