Разработка математической модели высокоманевренного робота для имитации роботов различных типов конструкций

Аннотация

Представлены результаты разработки математической модели и имитационного моделирования трехколесного высокоманевренного мобильного робота. Разработана математическая модель робота в пространстве состояний. Рассмотрена возможность применения данного робота с поворотными модулями для анализа и тестирования алгоритмов управления роботами различных конструкций. Актуальность исследования обоснована высокими затратами на создание физических макетов роботов для экспериментальной проверки алгоритмов управления. Предлагаемый трехколесный мобильный робот с поворотными модулями, где каждое колесо одновременно является и ведущим, и рулевым, позволяет снизить эти затраты, сохраняя при этом возможность моделирования части реальных условий эксплуатации. Приводятся упрощенные схемы робота, описываются основные параметры и уравнения, характеризующие изменение линейной и угловой скорости. Особое внимание уделено моделированию различных типов приводов робота: автомобильного типа и с дифференциальным приводом. В дискретном пространстве состояний представлены уравнения, описывающие динамику робота, что позволяет применять их в программных продуктах для моделирования. Результаты имитационного моделирования, полученные в программной среде SimInTech, подтверждают эффективность предложенной модели. Анализ полученных результатов показал, что использование трехколесного робота с поворотными модулями позволяет успешно имитировать поведение роботов с другими типами приводов и создавать условия, приближенные к реальным, для тестирования алгоритмов управления. Предложенная модель может быть использована для улучшения качества проектирования и испытаний алгоритмов управления в робототехнике, снижая при этом затраты на создание физических макетов роботов, а также в учебном процессе.