Вывод и анализ уравнений динамики мобильных роботов с учетом случайных возмущающих сил на основе принципа наименьшего принуждения гаусса (на английском языке)

PDF файл (Скачать)

№4-2022

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.

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 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.]

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@mail.ru:
Сейдахмет Асқар Жүнісұлы – техника ғылымдарының кандидаты, доцент. У.А. атындағы Механика және инженерия институты. Жолдасбеков, Алматы, Қазақстан e-mail: seydakhmet@mail.ru:
Абдураимов Азизбек Ералыұлы – ғылым магистрі. e-mail: zizo_waterpolo@mail.ru:
Камал Азиз Нутпулла-оглы – ғылым магистрі. У.А. атындағы Механика және инженерия институты. Жолдасбеков, Алматы, Қазақстан
e-mail: kan77705@gmail.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@mail.ru
Сейдахмет Аскар Жунусович - канд.техн.наук, доцент. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan
е-mail: seydakhmet@mail.ru
Абдураимов Азизбек Ералиевич - магистр естественных наук. е-mail: zizo_waterpolo@mail.ru:
Камал Азиз Нутпулла-оглы - магистр естественных наук. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan
е-mail: kan77705@gmail.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@mail.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@mail.ru
Abduraimov Azizbek Eralievich - Master of Science. e-mail: zizo_waterpolo@mail.ru
Kamal Aziz Nutpulla-ogly - Master of Science. Institute of mechanics and engineering named after U.A. Dzholdasbekov, Almaty, Kazakhstan
e-mail: kan77705@gmail.com