RU158616U1

RU158616U1 - Автономное мобильное робототехническое транспортное средство

Info

Publication number: RU158616U1
Application number: RU2015140989/11U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Куркин; Владимир Сергеевич Макаров; Павел Олегович Береснев; Ефим Наумович Пелиновский; Айрат Рафаэлович Гиниятуллин; Дмитрий Юрьевич Тюгин; Константин Игоревич Кузнецов; Владимир Викторович Беляков; Александр Михайлович Беляев; Денис Владимирович Зезюлин; Владимир Евгеньевич Колотилин
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2016-01-20

Abstract

Реферат

к заявке на полезную модель «Автономное мобильное робототехническое транспортное средство»

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к мобильным робототехническим транспортным средствам для дистанционной работы в трудно проходимой местности: болотистая, обводненные пески, водная поверхность, заснеженная и льдиста местность и т.п. Полезная модель расширяет технологические возможности мобильного транспортного средства при работе на грунтах со слабой несущей способностью. Ее использование исключает нахождение человека в опасных и/или некомфортных условиях, не позволяющих производить необходимые исследования: сбор, обработку и передачу информации - о состоянии окружающей природной среды. Настоящая полезная модель позволяет обеспечить адаптацию дистанционно управляемого мобильного робототехнического транспортного средства к поверхности пути, в частности, к его несущей способности, обеспечить выбор направления движения и предотвратить возможную потерю подвижности.

Мобильное шасси автономного робототехнического транспортного средства содержит корпус, силовую и трансмиссионную установки, аппаратуру и средства управления движением, приборы и устройства для сбора обработки и передачи информации о природных процессах (поисковое оборудование), другие устройства средств хранения информации, связи и управления, а также присоединительные блоки, на которые устанавливается один из движителей: колесный, гусеничный и роторно-винтовой.

Машина оснащена устройством непрерывного контроля состояния поверхности пути и устройством выбора направления движения по прочности опорного основания.

В качестве устройства непрерывного контроля состояния поверхности пути используются дальномер, установленные на выступающей части корпуса машины. Они обеспечивают непрерывную регистрацию расстояния до недеформированной поверхности пути и их передачу на ЭВМ (промышленный ноутбук), в котором производится сравнение показаний дальномеров с заданным предельным значением, соответствующим потери подвижности одного из используемых движителей.

Устройство выбора направления движения представляет собой установленную поворотно на корпусе машины шарнирную гибкую консоль достаточной длины, на свободном конце которой закреплен измеритель (например, в виде конусного твердомера) твердости грунта, соединенный информационным каналом с бортовой ЭВМ (промышленный ноутбук).

В случае угрозы потери подвижности (приближении показаний дальномеров к заданному предельному значению) мобильная консоль с помощью твердомера «ощупывает» поверхность пути для выбора направления движения.

В результате, машина получает команду на выполнение маневра (поворота) в сторону максимально прочного грунтового основания.

Description

Автономное мобильное робототехническое транспортное средство

Автономное мобильное робототехническое транспортное средство предназначено для доставки приборов и оборудования мониторинга окружающей природной среды в малодоступной (недоступной и опасной) для человека обстановке. Это, прежде всего, восточные и северные побережья России, где необходим постоянный сбор информации о природных процессах, происходящих на морских побережьях и в морях.

Известен мобильный робот (патент на изобретение № 2274543), содержащий размещенные в корпусе устройства для перемещения робота, блок обнаружения препятствия, блок определения текущего местоположения робота и блок наблюдения за пространством перед роботом, соединенные посредством информационных каналов с блоком управления и источником питания. Блок наблюдения за пространством перед роботом подключен к видеокамере наблюдения. Робот имеет перемещающееся средство с размещенными на нем станцией мобильной связи, выполненной с возможностью доступа в Интернет, и пультом дистанционного управления в виде персонального компьютера, соединенного информационным каналом со станцией мобильной связи. Устройство для перемещения робота выполнено в виде самодвижущейся тележки, которая кинематически связана с перемещающимся средством. Блок обнаружения препятствия снабжен установленными на корпусе самодвижущейся тележки передатчиком и приемником ультразвукового сигнала. Источник питания соединен также с блоком определения пройденного роботом расстояния, блоком измерения ускорения при движении робота и со станцией мобильной связи и персональным компьютером. Изобретение повышает эффективность функционирования и управляемости робота. Данное устройство используется в робототехнике для отработки новых методов управления, анализа состояния пространства перед роботом и над ним, измерения ускорения при движении, получения изображения с видеокамер и его сохранения, получения трехмерного изображения робота в реальном масштабе времени при его движении по поверхности. Предлагаемые в данном техническом решении методы сбора и обработки информации и управления мобильным роботом не решают вопросов адаптации робота в дорожных условиях, когда возникает опасность потери подвижности шасси из-за недостаточной несущей способности грунтовой поверхности. Устройство мобильного робота не предусматривает контроля несущей способности поверхности пути и принятия решения по выбору направления движения из условия максимальной прочности полотна пути.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является роботизированная транспортная платформа (патент на изобретение № 2506157), предназначенная для дистанционной работы в условиях боевых действий, а также в труднодоступных и опасных для присутствия человека местах. Технический результат - сбор и передача разведывательной информации, охрана или патрулирование гражданских и военных объектов, проведение антитеррористических операций в городских и полевых условиях, ведение стрельбы по различным видам целей в дневных и ночных условиях. В качестве самоходного управляемого транспортного средства использован колесный движитель повышенной проходимости с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Платформа оснащена системой топопривязки и навигацией, информационно- вычислительной системой, состоящей из двух бортовых компьютеров, аппаратурой для обеспечения резервной связи по каналам системы связи и передачи данных. Предлагаемые в данном техническом решении методы сбора и обработки информации и управления роботизированной транспортной платформой не решают вопросов адаптации платформы в дорожных условиях, когда возникает опасность потери подвижности шасси из-за недостаточной несущей способности грунтовой поверхности. Устройство роботизированной транспортной платформы не предусматривает контроля несущей способности поверхности пути и принятия решения по выбору направления движения из условия максимальной прочности полотна пути.

Техническим результатом предлагаемого устройства является гарантированное обеспечение опорной проходимости дистанционно управляемого автономного мобильного робототехнического транспортного средства на естественных грунтовых поверхностях, а также адаптация его движителя к поверхности пути без вмешательства оператора путем оценки прочности (твердости) поверхности пути и выбора направления движения по наиболее прочной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, автономное мобильное робототехническое транспортное средство может быть оснащено разными типами движителей (колесным, гусеничным или роторно-винтовым) (рис. 1) , на корпусе машины установлены дальномеры, контролирующие глубину колеи, а так же на корпусе установлена шарнирная гибкая консоль достаточной длины, на свободном конце которой закреплен измеритель (например, в виде конусного твердомера) прочности грунта (рис. 2) с возможностью передачи показаний (электрического сигнала) на бортовую ЭВМ (промышленный ноутбук) реализующий управление транспортным средством и его движением (фиг. 3).

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены общие виды автономного мобильного робототехнического транспортного средства, оснащенного разными типами движителей: а) колесным, б) гусеничным, в) роторно-винтовым. На фиг. 2 представлена установка системы контроля опорных свойств поверхности пути, состоящая из двух дальномеров и шарнирной консоли, на свободном конце которой закреплен твердомер. На фиг. 3 представлена блок-схема системы управления транспортным средством и системы управления движением.

Предлагаемое робототехническое транспортное средство содержит один из предусмотренных типов движителей 1, установленный на корпусе транспортного средства 2, два дальномера 3, систему управления движением транспортного средства 4, шарнирную консоль 5, на свободном конце которой закреплен твердомер 6, систему управления транспортным средством 7 и приводы исполнительных механизмов 8.

Предлагаемое автономное мобильное робототехническое транспортное средство работает следующим образом. Транспортное средство движется в автономном режиме по грунтовой поверхности естественного залегания по маршруту с генеральным направлением, заданным его системой управления. Движитель 1, закрепленный на корпусе 2 управляемого транспортного средства и выбранный на основе информации об общих свойствах грунтовой поверхности заданного маршрута, погружается в грунт на некоторую глубину, оставляя на поверхности пути колею. Глубина колеи непрерывно фиксируется дальномерами 3 как расстояние от точки его закрепления на корпусе 2 транспортного средства до недеформированной поверхности пути, а результат измерения передается на систему управления движением 4 и сравнивается с некоторой предельной минимальной величиной, соответствующей допустимому погружению в грунт движителя 1 (допустимая глубина колеи), закрепленного на транспортном средстве. При опасном сближении значений этих величин, означающем возможную потерю подвижности транспортного средства, система управления движением 4 предает команду на шарнирную консоль 5, которая с помощью закрепленного на ее свободном конце твердомера 6 измеряет прочность грунтовой поверхности вокруг управляемого транспортного средства 1, а показания твердомера 6 сравниваются в системе управления движением комплекса 4 до тех пор, пока не будет найдена точка на поверхности пути, соответствующая приемлемой по несущей способности (прочности) грунтовой поверхность. Направление на эту точку принимается за направление маршрута на некотором ограниченном отрезке пути, фиксируется системой управления транспортным средством 7 (для сравнения с заданным направлением движения) и передается на систему управления движением 4, которая, в свою очередь, передает команду на приводы исполнительных механизмов 8, обеспечивающих разность скоростей вращения движителей 1 каждого борта транспортного средства для выполнения маневра (поворота) на необходимый угол отклонения от заданного маршрута. Таким образом обеспечивается автоматическая адаптация транспортного средства к несущей способности поверхности пути и его защита от возможной потери подвижности. Восстановление движения транспортного средства по генеральному маршруту осуществляется на некотором предусмотренном отрезке пути аналогичным образом.

Claims

Автономное мобильное робототехническое транспортное средство, содержащее управляемый корпус с приводами исполнительных механизмов, систему управления транспортным средством и систему управления движением транспортного средства, отличающееся тем, что автономное мобильное робототехническое транспортное средство может быть оснащено разными типами движителей, на корпусе транспортного средства установлены дальномеры, контролирующие глубину колеи по каждому борту транспортного средства, а также на корпусе установлена шарнирная консоль достаточной длины, на свободном конце которой закреплен измеритель твердости грунта с возможностью передачи показаний на бортовую ЭВМ.