RU185435U1 - Лабораторный комплекс для исследования омниколесных мобильных роботов - Google Patents
Лабораторный комплекс для исследования омниколесных мобильных роботов Download PDFInfo
- Publication number
- RU185435U1 RU185435U1 RU2017144931U RU2017144931U RU185435U1 RU 185435 U1 RU185435 U1 RU 185435U1 RU 2017144931 U RU2017144931 U RU 2017144931U RU 2017144931 U RU2017144931 U RU 2017144931U RU 185435 U1 RU185435 U1 RU 185435U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- control unit
- current location
- outputs
- unit
- Prior art date
Links
- VJYFKVYYMZPMAB-UHFFFAOYSA-N ethoprophos Chemical compound CCCSP(=O)(OCC)SCCC VJYFKVYYMZPMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к лабораторным комплексам для исследования омниколесных мобильных роботов, и может применяться для изучения современных алгоритмов управления такими устройствами. Технической задачей полезной модели, совпадающей с полезным результатом от ее применения, является расширение функциональных возможностей мобильного робота и обеспечение эффективности его применения при проведении лабораторных работ и практических занятий по робототехнике. Задача решена тем, что комплекс содержит платформу, выполненную из двух полукруглых секций, соединенных между собой, на торце платформы установлен блок управления, а по краям секций в отверстиях, посредством болтовых соединений, закреплены движители, при этом платформа закрыта крышкой, на которой размещен блок определения текущего местоположения платформы. Движители представляют собой мотор-колеса, состоящие из лапы, совмещенной с полым корпусом в виде полусферы с радиальными пазами и центральным отверстием, при этом внутри корпуса на Г-образном кронштейне, содержащем бобышку с внешней резьбой и шип-фиксатор, установлено роликовое колесо с двигателем постоянного тока и энкодером; бобышка Г-образного кронштейна совмещена с центральным отверстием корпуса и зафиксирована гайкой, а шип-фиксатор совмещен с одним из радиальных пазов; на внешней поверхности корпуса закреплены ультразвуковые и инфракрасные датчики расстояния, их выходы, а также выход блока определения текущего местоположения платформы, подключены к измерительным входам блока управления, а его управляющие выходы подключены к энкодерам движителей.
Description
Полезная модель относится к лабораторным комплексам для исследования омниколесных мобильных роботов и может применяться для изучения современных алгоритмов управления такими устройствами.
Из уровня техники известна конструкция трехколесного робота с камерой (RU 97329 U1, МПК B62D 57/02, опубл. 10.09.2010), состоящего из корпуса, колес, приводимых во вращение реверсивными приводами постоянного тока, закрепленными на корпусе, пассивного колеса, закрепленного на корпусе, блока управления, камеры и двух источников лазера, закрепленных на поворотном устройстве, представляющем собой мотор-редуктор, к валу которого присоединена панель, предназначенная для крепления на ней камеры и двух лазеров. При этом на платформе закреплено поворотное устройство, способное перемещаться в вертикальном направлении по направляющим, к платформе привязан конец троса, перекинутого через закрепленный на корпусе блок, расположенный на некоторой высоте над корпусом, и намотанного на барабан, закрепленный на валу мотор-редуктора, закрепленного на корпусе.
Недостатком робота является его низкая надежность, вследствие применения в конструкции узла наблюдения за пространством перед роботом большого числа подвижных частей. Кроме того, применение двух ведущих неповоротных колес значительно снижает возможности робота по быстрому маневрированию.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, признан мобильный робот (RU 2274543 C1, МПК B25J 5/00, B25J 9/00, опубл. 20.04.2006), содержащий размещенные в корпусе устройства для перемещения робота, блок обнаружения препятствия, блок определения текущего местоположения робота и блок наблюдения за пространством перед роботом, соединенные с блоком управления. Мобильный робот содержит также источник питания, подключенный к упомянутым блокам, при этом блок наблюдения подключен, по меньшей мере, к одной видеокамере наблюдения, установленной на корпусе робота.
Недостатком робота является его низкая мобильность, обусловленная отсутствием возможности оперативно изменять количество и конфигурацию движителей, что также ограничивает возможность его использования в обучении для исследования алгоритмов управления мобильными транспортными средствами.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является расширение функциональных возможностей лабораторного комплекса и обеспечение эффективности его применения при проведении лабораторных работ и практических занятий по робототехнике для изучения современных алгоритмов управления мобильными робототехническими системами.
Указанная задача решена тем, что комплекс содержит платформу, выполненную из двух полукруглых секций, соединенных между собой, на торце платформы установлен блок управления, а по краям секций в отверстиях, посредством болтовых соединений, закреплены движители, при этом платформа закрыта крышкой, на которой размещен блок определения текущего местоположения платформы. Отличает комплекс от известных аналогов то, что движители представляют собой мотор-колеса, состоящие из лапы, совмещенной с полым корпусом в виде полусферы с радиальными пазами и центральным отверстием, при этом внутри корпуса на Г-образном кронштейне, содержащем бобышку с внешней резьбой и шип-фиксатор, установлено роликовое колесо с двигателем постоянного тока и энкодером; бобышка Г-образного кронштейна совмещена с центральным отверстием корпуса и зафиксирована гайкой, а шип-фиксатор совмещен с одним из радиальных пазов; на внешней поверхности корпуса закреплены ультразвуковые и инфракрасные датчики расстояния, их выходы, а также выход блока определения текущего местоположения платформы, подключены к измерительным входам блока управления, а его управляющие выходы подключены к энкодерам движителей.
Платформа комплекса может быть снабжена тремя или четырьмя движителями. При этом в первом случае движители закреплены по краям секций под углом 120° относительно друг друга, а во втором - под углом 90°.
Блок управления целесообразно выполнить на основе тридцатидвухразрядного микроконтроллера, в качестве которого предпочтительно использовать высокопроизводительную микросхему семейства STM32 на основе микропроцессорного ядра Cortex 3, а в качестве блока определения текущего местоположения платформы может быть применен однолучевой лазерный сканер с углом обзора 360°.
Блок управления может быть связан с блоком определения текущего местоположения платформы, датчиками и движителями с помощью информационные каналов связи, выполненных, например, в виде двухпроводных шин, связывающих универсальные порты ввода-вывода блока управления с выходами и входами упомянутых устройств. Блок управления робота также может быть снабжен модулем беспроводной связи для получения команд от внешней станции управления им. Упомянутый модуль может быть реализован, например, в виде Wi-Fi адаптера.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью конструктивных признаков, является значительное расширение функциональности устройства, за счет обеспечения возможности изменения количества движителей устройства и их места расположения на корпусе, что делает предложенное техническое решение эффективным в обучении при изучении алгоритмов управления робототехническими системами и методов разработки управляющих программ для них.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид устройства в аксонометрической проекции сверху с четырьмя движителями; на фиг. 2 - внешний вид устройства в аксонометрической проекции снизу с четырьмя движителями; на фиг. 3 - вид сверху с исполнением устройства трехколесным; на фиг. 4 - внешний вид мотор колеса сверху; на фиг. 5 - внешний вид Г-образного кронштейна; на фиг. 6 - упрощенная структурная схема блока управления.
Лабораторный комплекс для исследования омниколесных мобильных роботов устроен следующим образом.
Основой устройства является платформа 1, выполненная из двух полукруглых секций 2, соединенных между собой, на торце платформы установлен блок управления 3, а по краям секций в отверстиях 4, посредством болтовых соединений, закреплены движители 5, при этом платформа закрыта крышкой 6, на которой размещен блок определения текущего местоположения платформы 7. Движители 5 представляют собой мотор-колеса, состоящие из лапы 8, совмещенной с полым корпусом в виде полусферы 9 с радиальными пазами 10 и центральным отверстием 11, при этом внутри корпуса на Г-образном кронштейне 12, содержащем бобышку с внешней резьбой 13 и шип-фиксатор 14, установлено роликовое колесо 15 с двигателем постоянного тока и энкодером.
Радиальные пазы 10 выполнены в виде трех групп по три паза в каждой. Пазы, входящие в первую группу, расположены друг относительно друга под углом 90°, а входящие во вторую и третью - под углом 15°. Указанная особенность позволяет ориентировать оси роликовых колес движителей относительно центра платформы под различными углами, что позволяет на практике реализовать различные алгоритмы управления ими.
На внешней поверхности корпусов 9 движителей 5 закреплены ультразвуковые 16 и инфракрасные 17 датчики расстояния, их выходы, а также выход блока определения текущего местоположения платформы 7 подключены к измерительным входам 18, 19 и 20 блока управления 3, а его управляющие выходы 21, 22, 23 и 24 подключены к движителям.
В качестве роликовых колес в предлагаемой конструкции лабораторного комплекса могут использоваться известные из уровня техники колеса, впервые предложенные Бенгтоном Илоном (US 3876255, МПК В60В 19/00, опубл. 08.04.1975). Колесо Илона содержит обод с установленными на нем роликами, смонтированными на протяжении всей поверхности колеса, при этом угол вращения упомянутых роликов составляет 45° между ними и осью колеса. Благодаря такой конструкции, транспортное средство, оснащенное колесами Илона, может передвигаться в любом направлении.
Лабораторный комплекс используют следующим образом.
Первоначально, в зависимости от выбранной трех- или четырехколесной конфигурации комплекса, на платформе 1 закрепляют движители 5, соединяя лапы мотор-колес 8 с секциями 2 платформы посредством болтовых соединений. Далее для каждого движителя выполняют следующую операцию: ослабляют гайку (на фигурах условно не показана), фиксирующую бобышку 13, поворачивают Г-образный кронштейн 12 с роликовым колесом 15 на некоторый угол таким образом, чтобы шип-фиксатор 14 совпал с нужным радиальным пазом, а затем затягивают гайку, фиксируя тем самым положение роликового колеса.
Далее подключают энкодеры движителей 5, блок определения текущего местоположения платформы 7, а также ультразвуковые 16 и инфракрасные 17 датчики к блоку управления 3. Затем с помощью программатора записывают управляющую программу в микроконтроллер блока управления 3, например, с помощью JTAG-программатора, затем платформу 1 закрывают крышкой 6. После чего устройство может работать в двух режимах. Первый из них подразумевает полностью автономное движение по траектории, задаваемой управляющей программой, загруженной в энергонезависимую память микроконтроллера. Второй подразумевает прием и выполнение управляющих команд, корректирующих его движение с помощью модуля беспроводной связи 25.
Таким образом, описанный в настоящей заявке комплекс является недорогим конфигурируемым устройством, которое можно эффективно применять при проведении практических занятий, изучая как алгоритмы управления робототехническими системами, так и методы их реализации на языке ассемблера микроконтроллеров семейства STM32 или на языке С.
Claims (6)
1. Устройство для исследования омниколесных мобильных роботов, содержащее платформу с крышкой, выполненную из двух полукруглых секций, соединенных между собой, блок управления, который установлен на торце платформы, движители, закрепленные в отверстиях по краям секций платформы посредством болтовых соединений, блок определения текущего местоположения платформы, установленный на крышке платформы, отличающееся тем, что движители выполнены в виде мотор-колес, которые состоят из лапы, совмещенной с полым корпусом в виде полусферы с радиальными пазами и центральным отверстием, при этом внутри корпуса на Г-образном кронштейне, который содержит бобышку с внешней резьбой и шип-фиксатор, установлено роликовое колесо с двигателем постоянного тока и энкодером, бобышка Г-образного кронштейна совмещена с центральным отверстием корпуса и зафиксирована посредством гайки, шип-фиксатор совмещен с одним из радиальных пазов корпуса, на внешней поверхности корпуса закреплены ультразвуковые и инфракрасные датчики расстояния, выходы которых, и выход блока определения текущего местоположения платформы подключены к измерительным входам блока управления, а его выходы подключены к движителям.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит три движителя, расположенные под углом 120° относительно друг друга.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит четыре движителя, расположенные под углом 90° относительно друг друга.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде микропроцессорной системы на основе тридцатидвухразрядного микроконтроллера.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок определения текущего местоположения платформы выполнен в виде однолучевого лазерного сканера с углом обзора 360°.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительные входы блока управления подключены к датчикам расстояния, а его выходы подключены к движителям посредством каналов связи для передачи информации, которые выполнены в виде двухпроводных шин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144931U RU185435U1 (ru) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Лабораторный комплекс для исследования омниколесных мобильных роботов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144931U RU185435U1 (ru) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Лабораторный комплекс для исследования омниколесных мобильных роботов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU185435U1 true RU185435U1 (ru) | 2018-12-05 |
Family
ID=64577303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017144931U RU185435U1 (ru) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Лабораторный комплекс для исследования омниколесных мобильных роботов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU185435U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2274543C1 (ru) * | 2004-09-17 | 2006-04-20 | Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" | Мобильный робот |
US20120061155A1 (en) * | 2010-04-09 | 2012-03-15 | Willow Garage, Inc. | Humanoid robotics system and methods |
RU2446937C2 (ru) * | 2010-04-23 | 2012-04-10 | Государственное учебно-научное учреждение Научно-исследовательский институт механики МГУ | Мобильный робот |
RU2554835C1 (ru) * | 2014-01-22 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Мобильный робот |
-
2017
- 2017-12-20 RU RU2017144931U patent/RU185435U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2274543C1 (ru) * | 2004-09-17 | 2006-04-20 | Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" | Мобильный робот |
US20120061155A1 (en) * | 2010-04-09 | 2012-03-15 | Willow Garage, Inc. | Humanoid robotics system and methods |
RU2446937C2 (ru) * | 2010-04-23 | 2012-04-10 | Государственное учебно-научное учреждение Научно-исследовательский институт механики МГУ | Мобильный робот |
RU2554835C1 (ru) * | 2014-01-22 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Мобильный робот |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2018217444B2 (en) | Multi-terrain inspection robotic device and methods for configuring and guiding the same | |
CN106394715A (zh) | 一种全向移动轮式机器人平台及控制方法 | |
US10613544B2 (en) | Universal autonomous robotic driving system | |
CN109176461A (zh) | 轮腿式越障机器人 | |
CN108326839B (zh) | 七自由度机器人 | |
CN202947759U (zh) | 无线环境监测车 | |
CN102513987A (zh) | 智能消防救援机器人 | |
CN108406726A (zh) | 一种轮式移动机械排爆机器人 | |
CN102135766A (zh) | 自主作业林业机器人平台 | |
CN205085966U (zh) | 一种自重构模块化可移动式机器人系统模块单元 | |
WO2015100899A1 (zh) | 基于无线充电奇数轴飞行器的智能巡航机器人 | |
CN114080301A (zh) | 独立平移的同轴机器人臂和感知壳体 | |
CN108748124A (zh) | 蛇形机器人 | |
CN203460170U (zh) | 一种轮式搜救机器人 | |
CN107284551A (zh) | 一种适用复杂地形的探测机器人 | |
CN211918850U (zh) | 一种远程遥控全地形履带车 | |
KR20200061458A (ko) | 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼드콥터 | |
RU185435U1 (ru) | Лабораторный комплекс для исследования омниколесных мобильных роботов | |
RU124622U1 (ru) | Система управления мобильным роботом | |
Chadil et al. | A reconfigurable spherical robot | |
CN205632714U (zh) | 一种轮式磁吸附爬壁机器人 | |
Borenstein et al. | The OmniTread OT-4 serpentine robot | |
Dewi et al. | Motion control analysis of a spherical robot as a surveillance robot | |
CN206551024U (zh) | 检测钢结构壁面的行走机器人控制系统 | |
CN112054437B (zh) | 一种二次电缆敷设装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191221 |