Диплом (Климов) (MY_001_0_issledovatelskaya_chast)

Посмотреть архив целиком

1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ



1.1. Технические характеристики


Технические характеристики МРР:

Масса мобильного робота, кг………………………………………….……...30

Масса переносного пульта управления,

кг, не более……………………………………………………………………7

Максимальная скорость движения, км/ч………………………………….10

Максимальная продольная база, м……………………………………..1,05

Тип движителя - четырехгусеничный, с двумя основными и двумя поворотными гусеницами

Тип привода - два электромеханических привода, для привода гусениц и для изменения общей конфигурации движителя.

Преодолеваемые препятствия:

- проемы шириной, м………………………………………………………..0,7

- марши с углом наклона, град., не более…………….……………………….30

- шириной, м, не менее…. …………………………………………………………1

- склоны с углом, град, не более……………………………………………30

Препятствия типа эскарп

высотой, м, не более…………………….………………………………….0,3

- траншеи с твердыми кромками , м, не более……………………...…….…0,6

- снежная поверхность, глубиной, м, не более……………………………0,1

- водные преграды, глубиной, м, не более…………………………………0,1


Планируемое время работы до подзарядки батарей

(в зависимости от вида работ, ч)…………………………..……………...0.5... 2

Эффективная дальность управления:

- по радиоканалу на открытой местности, м…………………..………...2000




1.2. Требования к компоновке и ходовой части мобильного робота


Компоновка МРР должна удовлетворять противоречивым требованиям: возможностью размещения необходимых агрегатов для обеспечения заданных технических характеристик с одной стороны, и минимальными габаритами и массы – с другой.

Кроме того, конструкция должна предусматривать разделение мобильного робота на несколько переносимых модулей, минимизация габаритов и массы которых является даже более важной задачей, чем минимизация габаритов и массы собранной машины.

При оценке проходимости необходимо рассмотреть следующие основные характеристики ходовой части МРР:

1. Удельное давление на грунт и его изменение при преодолении различных препятствий.

2. Сцепные свойства с грунтом и их изменение при преодолении различных препятствий.

3. Максимальная высота преодолеваемой вертикальной стенки.

4. Клиренс;

5. Максимальный угол подъёма ().

6. Возможности по маневрированию мобильного робота в ограниченном пространстве.

Поскольку варианты ходовой части и общую компоновку МРР необходимо рассматривать с точки зрения преодоления им различных препятствий, то необходимо отдельно рассмотреть типовые варианты препятствий, которые придётся преодолевать в процессе его эксплуатации, а также возможные режимы движения робота.




1.3. Варианты препятствий, преодолеваемых МРР


В процессе эксплуатации мобильному роботу-разведчику необходимо будет преодолевать различные препятствия, как на открытой местности, так и в помещении. В зависимости от места эксплуатации МРР препятствия могут значительно отличаться. Правильный выбор набора типовых препятствий определит правильный выбор компоновки и типа движителя для МРР.


Типы препятствий внутри помещений:

1. Преодоление профильных препятствий (высотой до 0,2 м);

2. Движение по лестнице: подъем, спуск (габариты лестницы: высота ступеньки 0,17м; угол наклона лестницы 26 град.);

3. Разворот на лестничной площадке (ширина лестничной площадки: 1,4 м ; длина 2,2 м);

4. Движение по коридору.


Типы препятствий вне помещений:

Параметры по проходимости для мобильных роботов:

1. угол наклона . . . . . . . . . . . . . до 30°;

2. высота препятствий, до . . . . . . . 0,3 м;

3. глубина водных препятствий, до . . 0,1 м.

4. глубина снежного покрова, до . . 0,1 м.


В [2] препятствия собраны в три группы:

1. Препятствия, создающие большое сопротивление движению и требующие на своё преодоление силу тяги, близкую к предельному значению по сцеплению. Сюда входят мягкие (рыхлые) грунты, пороговые препятствия, крутые подъёмы, броды.

2. Препятствия, способные вызвать опрокидывание машины. Сюда относятся рвы и крутые спуски.

3. Препятствия, способные вызвать затопление машины: водоёмы, ледяные переправы, глубокие топкие болота.

Преодоление таких препятствий зависит от внешних дорожных факторов, а также от тягово-геометрических параметров самой машины.

К внешним факторам относится грунт, его состояние, состояние окружающей среды: влажность воздуха, температура и т.д.

Параметры машины - вес, мощность силовой установки, габариты и т.д. Взаимодействие параметров машины и внешних факторов и определяет проходимость машины.

Ниже приведены препятствия, которые наиболее часто приходится преодолевать в процессе эксплуатации МРР, и которые требуют отдельной оценки их проходимости:

1. Вертикальные стенки.

2. Пороги.

3. Склоны.

4. Рвы, канавы, валы, насыпи (земляные, каменные, бетонные и железобетонные, имеющие относительно ровную поверхность). Под ровной поверхностью понимается поверхность с неровностями, размеры, которых много меньше характерного размера пятна контакта опорной поверхности движителя.

5. Завалы (хаотическое нагромождение деревьев и деревянных, каменных и железобетонных конструкций).

Эти препятствия можно охарактеризовать рядом параметров, которые рассмотрены ниже.






1.3.1. Вертикальные стенки


Вертикальные стенки описываются следующими параметрами:

1. Высотой стенки, Hст;

2. Толщиной стенки, Bст;

3. Протяжённостью стенки, Lст;

4. Сцепными и прочностными свойствами.

Вертикальными считаются препятствия, если угол наклона поверхности, на которую должен наехать МР, больше максимального угла наклона МР, заданного в ТЗ.

Толщина препятствия типа "стенка" много меньше длины опорной поверхности МР. При толщине стенки больше длины опорной поверхности МР препятствие является порогом.




1.3.2. Пороги (эскарпы)


Пороги - это те же стенки, но имеющие толщину сопоставимую или большую, чем опорная поверхность МР. При рассмотрении вариантов преодоления порогов надо рассматривать два этапа:

а) въезд на порог;

б) съезд с порога.

Необходимо рассматривать оба этапа по отдельности, так как траектории движения исполнительных механизмов ходовой части будут отличаться.

В процессе преодоления препятствия типа "порог" движитель МР может его разрушить и тогда, при удовлетворении соответствующих условий, тип препятствия изменится на тип "склон".




1.3.3. Склоны


Под склонами и насыпями понимаются ровные поверхности с углом наклона меньше или равным максимальному углу наклона, заданному в ТЗ.




1.3.4. Рвы, канавы, валы и насыпи


Под рвами, канавами, валами и насыпями с ровной поверхностью подразумевается чередование склонов.




1.3.5. Завалы


Под завалами подразумевается хаотическое нагромождение деревьев, каменных и железобетонных конструкций, которое не образует достаточно ровной поверхности для движения МР. Преодоления препятствий данного типа представляется более сложной задачей, которую необходимо решать отдельно от остальных вопросов, связанных с движением МРР.

При движении МРР по местности оператор может оценить возможности по дальнейшему движению МРР, отслеживая изменение свойств поверхности по информации, поступающей с телекамер, установленных на борту МРР.




1.4. Выбор типа движителя


Одной из основных задач при выборе конструктивной схемы МРР, является задача выбора типа движителя и его размеров.

Предпосылки для анализа конструктивных схем движителей:

- движитель является средством доставки исполнительных механизмов (в данном случае – камеры) к месту выполнения работ;

- работа на поверхности со сложным рельефом и со значительными пространственными ограничениями для маневрирования;

- дистанционное управление, исключающее визуальное наблюдение за движением МР;

Выбор типа движителя, как отмечено выше, определяется рядом требований по высокой проходимости МРР по неорганизованной поверхности, объективная информация о которой, как правило, отсутствует. В лучшем случае сведения о поверхности, по которой будет происходить движение, представляются набором типовых препятствий, в какой-то степени отражающим реальную обстановку.

Помимо выполнения главной задачи по созданию тяговых сил для перемещения МРР, движитель одновременно должен выполнять следующие функции:

- поддерживающую, состоящую в передаче нормальных и поперечных нагрузок от корпуса на грунт;

- демпфирующую, обеспечивая гашение энергии колебаний МРР;

- упругую, частично или полностью заменяя упругую подвеску;

- направляющую, необходимую для изменения направления движения.

В предлагаемой конструкции, из соображений снижения массы и стоимости робота, подрессоривается только видеокамера, а не корпус целиком.

Таким образом, основными функциями движителя являются:

- создание необходимой силы тяги;

- изменение направления движения;

К настоящему времени предложены и рассмотрены десятки вариантов движителей для МР. Большая их часть предназначалась по замыслу авторов для использования на автоматических или дистанционно управляемых МР. Из множества предлагаемых движителей основное внимание уделяется различным вариантам колёсного и гусеничного.

1.4.1. Колёсный и гусеничный движители


Эти два типа движителей, постоянно конкурирующие в разработках. Колёсные МР в сравнении с гусеничными обладают большим коэффициентом полезного действия движителя, обеспечивают возможность создания тягового усилия в ведущем и тормозных режимах работы; позволяют отключать часть приводов колёс и тем самым выводить электропривод на оптимальный по КПД режим работы; обеспечивают меньшие динамические нагрузки при преодолении выступающих препятствий больших размеров; обладают более простой конструкцией; из-за отсутствия незащищённых трущихся рабочих поверхностей имеют больший срок службы. При этом МР с колёсным движителем обладают несколько меньшей, по сравнению с гусеничным движителем, манёвренностью и поворотливостью и обеспечивают примерно равный дорожный просвет.


Случайные файлы

Файл
30614-1.rtf
85531.rtf
36282.rtf
143558.rtf
74060.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.