№4-2022

PDF

https://doi.org/10.53939/15605655/2022_4_25

Тулешов А.К., Сейдахмет А.Ж., Абдураимов А.Е., Камал А.Н.

Аннотация. В работе вывод уравнений динамики четырехколесного мобильного робота осуществляется с использованием вариационного принципа наименьшего принуждения, известного как принцип Гаусса. Получены уравнения неголономных связей. Составлена функция меры принуждения четырехколесного мобильного робота. Уравнения динамики на основе принципа Гаусса получены с учетом динамической характеристики двух двигателей постоянным током. Предложена методики учета сил трения на колесах и случайных возмущений за счет неровности полотна. На платформе Maple разработан алгоритм и программа моделирования динамики мобильного робота на основе принципа Гаусса и доказана корректность и правильность полученных уравнений движения робота.
Ключевые слова: Мобильный колесный робот, принцип Гаусса, уравнения динамики, моделирование движения, возмущающие силы.

Список литературы
1 Bruno Siciliano, Oussama Khatib (Eds.). Springer Handbook of Robotics// Chapter 24 and 49. Wheeled Robots. 2nd Edition. Verlag Berlin Heidelberg, 2016
2 P. Corke, J. Roberts, J. Cunningham, and D. Hainsworth, Handbook of Robotics. Berlin, Germany: Springer, 2008, pp. 1127-1150.
3 К. Фу, Р. Гонсалес, К. Ли. Робототехника. Перевод с англ.- М.:Мир, 1989. -624 с., [K. Fu, R. Gonzalez, K. Lee. Robotics. Translation from English — M.: Mir, 1989. -624 p.]
4 Hollerbach J.M. Dynamic Scalling of Manipulator Trajectories, Trans. ASME, J. Dyn. Systems, Measurement and Control, 106, pp. 102-106, 1984.
5 Luh J. Y. S., Walker M.W., Paul R. P. On Line – Computational Scheme for Mechanical Manipulators, Trans. ASME, J. Dyn. Systems, Measurement and Control, 120, pp. 69-76, 1980.
6 Lee C. S. G., Lee B. H., Nigam R. Development of the Generalized d’Alembert Equations of Motion for Mechanical Manipulators, Proc.2nd Conf. Decision and Control, San Antonio, Tex., pp. 1205-1210, 1983.
7 Walker M.W., Orin D.E. Efficient Dynamic Computer Simulation of Robotic Mechanisms, Trans. ASME, J. Systems, Measurement and Control, 104, pp. 205-211, 1982.
8 G. Campion, G. Bastin, B. dAndrea-Novel: Structural properties and classification of kinematic and dynamic models of wheeled mobile robots, IEEE Trans. Robotics Autom. 12, 47–62 (1996)
9 Bruno Siciliano, Oussama Khatib (Eds.). Springer Handbook of Robotics// Chapter 24. Wheeled Robots. 2nd Edition. Verlag Berlin Heidelberg 2016
10 W. Chung: Nonholonomic Manipulators, Springer Tracts Adv. Robotics, Vol. 13 (Springer, Berlin, Heidelberg 2004)
11 Левитский Н.И. Колебания в механизмах. Уч.пос. –М.: Наука, 1988.-336 с.[ Levitsky N.I. Vibrations in mechanisms. Uch.pos. –M.: Nauka, 1988.-336 p.]
12 Bruno Siciliano, Oussama Khatib (Eds.). Springer Handbook of Robotics// Chapter 47. Motion Planning and Obstacle Avoidance. 2nd Edition. Verlag Berlin Heidelberg 2016
13 Отчет по НИР по грантовому финансированию (ГФ.2012) на тему: «Исследование динамики, разработка системы управления, проектирование и создание опытного образца мобильного робота» на 2012-2014 годы (№ госрегистрации 0112РК0206). [Report on research on grant financing (GF.2012) on the topic: “Research of dynamics, development of a control system, design and creation of a prototype of a mobile robot” for 2012-2014 (state registration number 0112RK0206).]
14 Bissembayev K., Jomartov A., Tuleshov A., Dikambay T. Analysis of the Oscillating Motion of a Solid Body on Vibrating Bearers // Machines, 2019. – V. 7. — №3. – С. 58. (Scopus: CiteScore percentile Mechanical Engineering = 68; WoS).
15 Tuleshov, A., Ozhikenov, K., Ozhiken A. The Dynamical Processes Adaptive Stabilization in the Robot Electric Drives Control System, ISSN 1996-3947: International Journal of Experimental Education. — Issue 2. — 2013. — pp. 63-65.
16 Tuleshov A., Kassymbek Ozhikenov, R. Utebayev, E. Tuleshov. Modeling the Dynamics of Robot Motor Drive Control System// Applied Mechanics and Materials. -2014. — Volume 467. — pp. 510-515. ISSN: 1662-7482(Scopus: SJR 0.415)
17 Зегжда С.А., Солтаханов Ш.Х., Юшков М.П. Уравнения движения неголономных систем и вариационные принципы механики. — СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 2002. — 408 с.[ Zegzhda S.A., Soltakhanov Sh.Kh., Yushkov M.P. Equations of motion of nonholonomic systems and variational principles of mechanics. — St. Petersburg: Publishing house of St. Petersburg University, 2002. — 408 p.]

References
1 Bruno Siciliano, Oussama Khatib (Eds.). Springer Handbook of Robotics// Chapter 24 and 49. Wheeled Robots. 2nd Edition. Verlag Berlin Heidelberg, 2016
2 P. Corke, J. Roberts, J. Cunningham, and D. Hainsworth, Handbook of Robotics. Berlin, Germany: Springer, 2008, pp. 1127-1150.
3 K. Fu, R. Gonsales, K. Li. Robototekhnika. Perevod s angl.- M.:Mir, 1989. -624 s., [K. Fu, R. Gonzalez, K. Lee. Robotics. Translation from English — M.: Mir, 1989. -624 p.]
4 Hollerbach J.M. Dynamic Scalling of Manipulator Trajectories, Trans. ASME, J. Dyn. Systems, Measurement and Control, 106, pp. 102-106, 1984.
5 Luh J. Y. S., Walker M.W., Paul R. P. On Line – Computational Scheme for Mechanical Manipulators, Trans. ASME, J. Dyn. Systems, Measurement and Control, 120, pp. 69-76, 1980.
6 Lee C. S. G., Lee B. H., Nigam R. Development of the Generalized d’Alembert Equations of Motion for Mechanical Manipulators, Proc.2nd Conf. Decision and Control, San Antonio, Tex., pp. 1205-1210, 1983.
7 Walker M.W., Orin D.E. Efficient Dynamic Computer Simulation of Robotic Mechanisms, Trans. ASME, J. Systems, Measurement and Control, 104, pp. 205-211, 1982.
8 G. Campion, G. Bastin, B. dAndrea-Novel: Structural properties and classification of kinematic and dynamic models of wheeled mobile robots, IEEE Trans. Robotics Autom. 12, 47–62 (1996)
9 Bruno Siciliano, Oussama Khatib (Eds.). Springer Handbook of Robotics// Chapter 24. Wheeled Robots. 2nd Edition. Verlag Berlin Heidelberg 2016
10 W. Chung: Nonholonomic Manipulators, Springer Tracts Adv. Robotics, Vol. 13 (Springer, Berlin, Heidelberg 2004)
11 Levitskij N.I. Kolebaniya v mekhanizmakh. Uch.pos. –M.: Nauka, 1988.-336 s.[ Levitsky N.I. Vibrations in mechanisms. Uch.pos. –M.: Nauka, 1988.-336 p.]
12 Bruno Siciliano, Oussama Khatib (Eds.). Springer Handbook of Robotics// Chapter 47. Motion Planning and Obstacle Avoidance. 2nd Edition. Verlag Berlin Heidelberg 2016.
13 Otchet po NIR po grantovomu finansirovaniyu (GF.2012) na temu: «Issledovanie dinamiki, razrabotka sistemy` upravleniya, proektirovanie i sozdanie opy`tnogo obrazcza mobil`nogo robota» na 2012-2014 gody` (# gosregistraczii 0112RK0206). [Report on research on grant financing (GF.2012) on the topic: “Research of dynamics, development of a control system, design and creation of a prototype of a mobile robot” for 2012-2014 (state registration number 0112RK0206).]
14 Bissembayev K., Jomartov A., Tuleshov A., Dikambay T. Analysis of the Oscillating Motion of a Solid Body on Vibrating Bearers // Machines, 2019. – V. 7. — №3. – С. 58. (Scopus: CiteScore percentile Mechanical Engineering = 68; WoS).
15 Tuleshov, A., Ozhikenov, K., Ozhiken A. The Dynamical Processes Adaptive Stabilization in the Robot Electric Drives Control System, ISSN 1996-3947: International Journal of Experimental Education. — Issue 2. — 2013. — pp. 63-65.
16 Tuleshov A., Kassymbek Ozhikenov, R. Utebayev, E. Tuleshov. Modeling the Dynamics of Robot Motor Drive Control System// Applied Mechanics and Materials. -2014. — Volume 467. — pp. 510-515. ISSN: 1662-7482(Scopus: SJR 0.415)
17 Zegzhda S.A., Soltakhanov Sh.Kh., Yushkov M.P. Uravneniya dvizheniya negolonomny`kh sistem i variaczionny`e princzipy` mekhaniki. — SPb.: Izd-vo Sankt-Peterburgskogo un-ta, 2002. — 408 s.[ Zegzhda S.A., Soltakhanov Sh.Kh., Yushkov M.P. Equations of motion of nonholonomic systems and variational principles of mechanics. — St. Petersburg: Publishing house of St. Petersburg University, 2002. — 408 p.]

Авторлар туралы мәліметтер
Төлешов Амандық Қуатұлы – техника ғылымдарының докторы. ғылымдар, профессор, Қазақстан Республикасы Ұлттық Ғылым академиясының корреспондент-мүшесі. У.А. атындағы Механика және инженерия институты. Жолдасбеков, Алматы, Қазақстан e-mail: aman_58 [at] mail [dot] ru:
Сейдахмет Асқар Жүнісұлы – техника ғылымдарының кандидаты, доцент. У.А. атындағы Механика және инженерия институты. Жолдасбеков, Алматы, Қазақстан e-mail: seydakhmet [at] mail [dot] ru:
Абдураимов Азизбек Ералыұлы – ғылым магистрі. e-mail: zizo_waterpolo [at] mail [dot] ru:
Камал Азиз Нутпулла-оглы – ғылым магистрі. У.А. атындағы Механика және инженерия институты. Жолдасбеков, Алматы, Қазақстан e-mail: kan77705 [at] gmail [dot] com

Сведения об авторах
Тулешов Амандык Куатович — доктор техн. наук, профессор, член-корреспондент НАН РК. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan  е-mail: aman_58 [at] mail [dot] ru
Сейдахмет Аскар Жунусович — канд.техн.наук, доцент. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan  е-mail: seydakhmet [at] mail [dot] ru
Абдураимов Азизбек Ералиевич — магистр естественных наук. е-mail: zizo_waterpolo [at] mail [dot] ru:
Камал Азиз Нутпулла-оглы — магистр естественных наук. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan е-mail: kan77705 [at] gmail [dot] com

Information about the authors
Tuleshov Amandyk Kuatovich — Doctor of Engineering. Sciences, Professor, Corresponding Member of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan e-mail: aman_58 [at] mail [dot] ru
Seydakhmet Askar Zhunusovich — candidate of technical sciences, associate professor. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan e-mail: seydakhmet [at] mail [dot] ru
Abduraimov Azizbek Eralievich — Master of Science. e-mail: zizo_waterpolo [at] mail [dot] ru
Kamal Aziz Nutpulla-ogly — Master of Science. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan e-mail: kan77705 [at] gmail [dot] com