RU2744050C1 - Heterogeneous modular reconfigurable mobile robot - Google Patents

Heterogeneous modular reconfigurable mobile robot Download PDF

Info

Publication number
RU2744050C1
RU2744050C1 RU2020124037A RU2020124037A RU2744050C1 RU 2744050 C1 RU2744050 C1 RU 2744050C1 RU 2020124037 A RU2020124037 A RU 2020124037A RU 2020124037 A RU2020124037 A RU 2020124037A RU 2744050 C1 RU2744050 C1 RU 2744050C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reconfigurable mobile
modular reconfigurable
mechatronic modules
platform
mechatronic
Prior art date
Application number
RU2020124037A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Михайлович Романов
Владимир Дмитриевич Яшунский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
Priority to RU2020124037A priority Critical patent/RU2744050C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744050C1 publication Critical patent/RU2744050C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: robotics technology.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of reconfigurable mobile robots. A heterogeneous modular reconfigurable mobile robot consists of a chain of mechatronic modules equipped with androgynous docking units on both sides, a platform with a balance system and retractable supports moving along the chain of mechatronic modules, and replaceable working tools and grips with androgynous docking units attached to a chain of mechatronic modules or located on a platform with a balance system.EFFECT: creation of a robot capable of moving at high speed and making its way through obstacles, while carrying loads, and performing various actions with working tools.7 cl, 9 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к области реконфигурируемых мобильных роботов и может быть использовано в различных областях промышленности и народного хозяйства в целях обследования территории, доставки грузов, а также проведения различных работ при помощи сменных рабочих инструментов и схватов.The invention relates to the field of reconfigurable mobile robots and can be used in various fields of industry and the national economy in order to survey the territory, deliver goods, as well as carry out various works using replaceable working tools and grips.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны реконфигурируемые роботы, способные менять свою конфигурацию для движения по различным типам местности [Кадочников М.В. Модели, алгоритмы и программное обеспечение систем управления мехатронно-модульными роботами с адаптивной кинематической структурой / Дис. канд. техн. наук. - М.: МИРЭА, 2009. - 190 с.; Liu С. et al. Parallel Self-Assembly with SMORES-EP, a Modular Robot (интернет-ресурс: https://www.modlabupenn.org/wp-content/uploads/2020/06/liu_smores_assembly_2020.pdf)].From the prior art, reconfigurable robots are known, capable of changing their configuration for movement on various types of terrain [Kadochnikov M.V. Models, algorithms and software for control systems for mechatronic-modular robots with an adaptive kinematic structure / Dis. Cand. tech. sciences. - M .: MIREA, 2009 .-- 190 p .; Liu C. et al. Parallel Self-Assembly with SMORES-EP, a Modular Robot (online resource: https://www.modlabupenn.org/wp-content/uploads/2020/06/liu_smores_assembly_2020.pdf)].

Недостатками таких систем являются:The disadvantages of such systems are:

- низкая скорость перемещения;- low speed of movement;

- трудность преодоления препятствий, сравнимых по высоте с размером робота, так как для этого требуется, чтобы каждое из звеньев было способно поднять массу приводов и аккумуляторов всех остальных звеньев;- the difficulty of overcoming obstacles comparable in height to the size of the robot, since this requires that each of the links be able to lift the mass of drives and accumulators of all other links;

- трудности с транспортировкой груза.- difficulties with the transportation of goods.

Также из уровня техники известны моноколеса, способные удерживать равновесие, поворачиваться, а также передвигаться с большой скоростью [FR 2937124 А1, опубликован 16.04.2010; US 7337862 В1, опубликован 04.03.2008; US 8219308 В2, опубл. 10.07.2012].Also from the prior art, mono-wheels are known that are capable of maintaining balance, turning, and also moving at high speed [FR 2937124 A1, published 04.16.2010; US 7337862 B1, published 03/04/2008; US 8219308 B2, publ. 10.07.2012].

Недостатком данных систем является ограничение по проходимости:The disadvantage of these systems is the limitation on passability:

- трудности с преодолением препятствий, сравнимых по высоте с радиусом колеса;- Difficulties with overcoming obstacles comparable in height to the radius of the wheel;

- трудности с преодолением провалов.- difficulties in overcoming failures.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Предлагаемая группа изобретений направлена на решение технической задачи по устранению недостатков известных технических решений.The proposed group of inventions is aimed at solving a technical problem to eliminate the shortcomings of known technical solutions.

Достигаемый при этом технический результат заключается в создании робота, способного передвигаться с высокой скоростью и прокладывать себе путь через препятствия, при этом перевозя грузы, и выполнять различные действия рабочими инструментами.The technical result achieved in this case is to create a robot capable of moving at high speed and making its way through obstacles, while transporting loads, and performing various actions with working tools.

Технический результат достигается тем, что гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот состоит из цепи мехатронных модулей, оснащенной с двух сторон андрогинными стыковочными узлами, платформы с системой удержания равновесия и выдвижными опорами, двигающейся вдоль цепи мехатронных модулей, и сменных рабочих инструментов и схватов с андрогинными стыковочными узлами, присоединяемых к цепи мехатронных модулей или располагаемых на платформе с системой удержания равновесия.The technical result is achieved by the fact that a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot consists of a chain of mechatronic modules equipped on both sides with androgynous docking units, a platform with a balance system and retractable supports moving along the chain of mechatronic modules, and replaceable working tools and grips with androgynous docking units connected to a chain of mechatronic modules or located on a platform with a balance system.

Технический результат также достигается способом перемещения предложенного гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота, в соответствии с которым андрогинные стыковочные узлы замыкают цепь мехатронных модулей в кольцо, и платформа с системой удержания равновесия движется внутри образованного кольца в режиме моноколеса либо платформа с системой удержания равновесия движется вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей.The technical result is also achieved by the method of moving the proposed heterogeneous modular reconfigurable mobile robot, in accordance with which androgynous docking nodes close the chain of mechatronic modules into a ring, and the platform with the balance system moves inside the formed ring in the monowheel mode, or the platform with the balance system moves along the open circuit mechatronic modules.

В одном из вариантов осуществления способа перемещения гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота, формирование кольца либо разомкнутой цепи мехатронных модулей осуществляют из цепей мехатронных модулей двух и более гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.In one embodiment of the method for moving a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot, a ring or an open circuit of mechatronic modules is formed from chains of mechatronic modules of two or more heterogeneous modular reconfigurable mobile robots.

Технический результат также достигается способом перемещения грузов предложенным гетерогенным модульным реконфигурируемым мобильным роботом, в соответствии с которым груз размещают на платформе с системой удержания равновесия в режиме моноколеса, либо груз перемещают сменные рабочие инструменты и схваты, присоединенные к концам цепи мехатронных модулей андрогинными стыковочными узлами, либо груз перемещают на платформе с системой удержания равновесия, движущейся вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей с осуществлением погрузочно-разгрузочных работ гетерогенным модульным реконфигурируемым мобильным роботом при помощи сменных рабочих инструментов и схватов.The technical result is also achieved by the method of moving loads by the proposed heterogeneous modular reconfigurable mobile robot, in accordance with which the load is placed on a platform with a balance system in unicycle mode, or the load is moved by replaceable working tools and grips attached to the ends of the chain of mechatronic modules by androgynous docking nodes, or the load is moved on a platform with a balance system moving along an open circuit of mechatronic modules with the implementation of loading and unloading operations by a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot using replaceable working tools and grippers.

В одном из вариантов осуществления способа перемещения грузов, одновременно используют сменные рабочие инструменты и схваты двух и более гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.In one embodiment of the method for moving loads, interchangeable working tools and grippers of two or more heterogeneous modular reconfigurable mobile robots are used simultaneously.

В еще одном из вариантов осуществления способа перемещения грузов, формирование кольца либо разомкнутой цепи мехатронных модулей осуществляют из цепей мехатронных модулей двух и более мобильных гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.In another embodiment of the method for moving loads, the formation of a ring or an open circuit of mechatronic modules is carried out from chains of mechatronic modules of two or more mobile heterogeneous modular reconfigurable mobile robots.

В еще одном варианте осуществления способа перемещения грузов, погрузочно-разгрузочные работы дополнительно осуществляют, в том числе, другими гетерогенными модульными реконфигурируемыми мобильными роботам при помощи их сменных рабочих инструментов и схватов, присоединенных к концам их цепей мехатронных модулей андрогинными стыковочными узлами.In another embodiment of the method for moving goods, loading and unloading operations are additionally carried out, inter alia, by other heterogeneous modular reconfigurable mobile robots using their replaceable working tools and grippers attached to the ends of their chains of mechatronic modules by androgynous docking assemblies.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Группа изобретений поясняется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан вид гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота в различных конфигурациях. Он состоит из платформы с системой удержания равновесия 1, цепи мехатронных модулей 2, андрогинных стыковочных узлов 3, выдвижных опор 4 и сменных рабочих инструментов и схватов 5 (а - моноколесо; б - использование сменных рабочих инструментов и схватов; в - переходная стадия от замкнутой к разомкнутой цепи мехатронных модулей; г - соединение цепей мехатронных модулей двух гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов).FIG. 1 shows a view of a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot in various configurations. It consists of a platform with a balance system 1, a chain of mechatronic modules 2, androgynous docking units 3, retractable supports 4 and replaceable working tools and grips 5 (a - unicycle; b - use of replaceable working tools and grips; c - transitional stage from closed to an open circuit of mechatronic modules; d - connection of circuits of mechatronic modules of two heterogeneous modular reconfigurable mobile robots).

На фиг. 2 показаны способы перемещения гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота (а - моноколесо; б - моноколесо, собранное из двух гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов; в - перемещение платформы с системой удержания равновесия вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей; г - перемещение платформы с системой удержания равновесия вдоль разомкнутых соединенных цепей мехатронных модулей двух гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов).FIG. 2 shows the ways to move a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot (a - a monowheel; b - a monowheel assembled from two heterogeneous modular reconfigurable mobile robots; c - moving a platform with a balance system along an open circuit of mechatronic modules; d - moving a platform with a balance system along open connected circuits of mechatronic modules of two heterogeneous modular reconfigurable mobile robots).

На фиг. 3 показаны способы перемещения грузов 6 гетерогенным модульным реконфигурируемым мобильным роботом (а - моноколесом; б - моноколесом, собранным из двух гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов; в - сменными рабочими инструментами и схватами; г - сменными рабочими инструментами и схватами двух гетерогенных реконфигурируемых мобильных роботов; д - вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей; е - группой гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов).FIG. 3 shows methods for moving loads 6 with a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot (a - a monowheel; b - a monowheel assembled from two heterogeneous modular reconfigurable mobile robots; c - replaceable working tools and grips; d - replaceable working tools and grips of two heterogeneous reconfigurable mobile robots; e - along an open circuit of mechatronic modules; f - a group of heterogeneous modular reconfigurable mobile robots).

На фиг. 4 показано преодоление гетерогенным модульным реконфигурируемым мобильным роботом провала.FIG. 4 shows how a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot overcomes a failure.

На фиг. 5 показано преодоление гетерогенным модульным реконфигурируемым мобильным роботом провала при использовании двух гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов для создания моста.FIG. 5 shows how a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot overcomes a failure using two heterogeneous modular reconfigurable mobile robots to create a bridge.

На фиг. 6 показан подъем гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота на ступеньку.FIG. 6 shows the climb of a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot up a step.

На фиг. 7 показан спуск гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота со ступеньки.FIG. 7 shows the descent of a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot from a step.

На фиг. 8 показана транспортировка грузов через провал с использованием трех гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.FIG. 8 shows the transport of cargo through a sinkhole using three heterogeneous modular reconfigurable mobile robots.

На фиг. 9 показано использование цепи мехатронных модулей для применения сменных рабочих инструментов и схватов в труднодоступных местах.FIG. 9 shows the use of a chain of mechatronic modules for the use of interchangeable working tools and grippers in hard-to-reach places.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Работает устройство следующим образом.The device works as follows.

Для движения в режиме моноколеса цепь мехатронных модулей 2 (от одного или нескольких гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов) замыкается в кольцо андрогинными стыковочными узлами 3, после чего платформа с системой удержания равновесия 1 (либо несколько таких платформ) движется внутри образованного кольца, обеспечивая движение, балансировку и маневрирование как моноколесо (фиг. 1 а, б).To move in the monowheel mode, the chain of mechatronic modules 2 (from one or more heterogeneous modular reconfigurable mobile robots) is closed in a ring by androgynous docking nodes 3, after which the platform with the balance system 1 (or several such platforms) moves inside the formed ring, providing movement, balancing and maneuvering like a monowheel (Fig. 1 a, b).

Для движения вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей 2 (от одного или нескольких гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов) андрогинный стыковочные узлы 3 размыкают цепь каждого из гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов, а затем соединяют цепи мехатронных модулей 2 вместе, после чего платформа с системой удержания равновесия 1 (либо несколько таких платформ) движется вдоль образованной цепи мехатронных модулей 2 (фиг. 1 в, г).To move along the open circuit of mechatronic modules 2 (from one or more heterogeneous modular reconfigurable mobile robots), androgynous docking nodes 3 open the circuit of each of the heterogeneous modular reconfigurable mobile robots, and then connect the chains of mechatronic modules 2 together, after which the platform with the balance system 1 (or several such platforms) moves along the formed chain of mechatronic modules 2 (Fig. 1 c, d).

Для перемещения грузов, груз 6 размещается на платформе с системой удержания равновесия 1 либо перемещается рабочими инструментами и схватами 5 одного или нескольких гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.To move loads, the load 6 is placed on a platform with a balance system 1 or moved by working tools and grippers 5 of one or more heterogeneous modular reconfigurable mobile robots.

Для преодоления провала гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот подъезжает к краю провала, вывешивается на выдвижных опорах 4 (фиг. 4а), прокручивает замкнутую цепь мехатронных модулей 2 таким образом, чтобы ее точка замыкания оказалась строго сверху, производит размыкание андрогинных стыковочных узлов 3, разворачивает цепь мехатронных модулей 2 в прямую (фиг. 4б) и перемещает ее в направлении провала. После того как конец цепи мехатронных модулей 2 заходит на противоположную сторону провала на расстояние, равное длине платформы с системой удержания равновесия 1 (фиг. 4в), гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот убирает выдвижные опоры 4 и перемещает платформу с системой удержания равновесия 1 вдоль цепи мехатронных модулей 2 на противоположную сторону провала (фиг. 4 г, д). После этого гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот снова вывешивается на выдвижных опорах 4, втягивает цепь мехатронных модулей 2 так, чтобы платформа с системой удержания равновесия 1 оказалась над ее серединой (фиг. 4е), замыкает (фиг. 4ж) цепь мехатронных модулей 2 в кольцо при помощи андрогинных стыковочными узлов 3, втягивает выдвижные опоры 4 и продолжает движения в режиме моноколеса.To overcome the failure, a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot drives up to the edge of the failure, hangs out on retractable supports 4 (Fig.4a), scrolls a closed circuit of mechatronic modules 2 so that its closing point is strictly on top, opens androgynous docking nodes 3, unfolds the circuit mechatronic modules 2 in a straight line (Fig. 4b) and moves it in the direction of the failure. After the end of the chain of mechatronic modules 2 comes to the opposite side of the dip at a distance equal to the length of the platform with the balance system 1 (Fig.4c), the heterogeneous modular reconfigurable mobile robot removes the retractable supports 4 and moves the platform with the balance system 1 along the chain of mechatronic modules 2 to the opposite side of the failure (Fig. 4 d, e). After that, the heterogeneous modular reconfigurable mobile robot is again hung out on the retractable supports 4, retracts the chain of mechatronic modules 2 so that the platform with the balance system 1 is above its middle (Fig.4f), closes (Fig.4g) the chain of mechatronic modules 2 into a ring with the help of androgynous docking nodes 3, pulls in the retractable supports 4 and continues to move in unicycle mode.

Для преодоления провала группой гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов, например двумя, первый гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот подъезжает в режиме моноколеса к краю провала (фиг. 5а), вывешивается на выдвижных опорах 4, прокручивает замкнутую цепь мехатронных модулей 2 таким образом, чтобы ее точка замыкания оказалась строго сверху, производит размыкание андрогинных стыковочных узлов 3, разворачивает цепь мехатронных модулей 2 в прямую и перемещает ее в направлении провала (фиг. 5б). Второй гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот подъезжает в режиме моноколеса в точку, расположенную по продольной оси первого гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота, вывешивается на выдвижных опорах 4, прокручивает замкнутую цепь мехатронных модулей 2 таким образом, чтобы ее точка замыкания оказалась строго сверху, производит размыкание андрогинных стыковочных узлов 3, разворачивает цепь мехатронных модулей 2 в прямую (фиг. 5в) и перемещает ее в направлении первого гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота, пока цепи мехатронных модулей 2 не сойдутся (фиг. 5г), после чего производится соединение цепей мехатронных модулей 2 при помощи андрогинных стыковочных узлов 3. Второй гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот втягивает выдвижные опоры 4 и перемещает свою платформу с системой удержания равновесия 1 до платформы с системой удержания равновесия 1 первого гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота (фиг. 5д), и вывешивается на выдвижных опорах 4. Затем оба гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных робота перемещают соединенные цепи мехатронных модулей 2 в направлении провала. После того как конец цепи мехатронных модулей 2 заходит на противоположную сторону провала на расстояние, равное двум длинам платформы с системой удержания равновесия 1 (фиг. 5е), первый гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот убирает выдвижные опоры 4 и перемещает платформу с системой удержания равновесия 1 вдоль соединенных цепей мехатронных модулей 2 на противоположную сторону провала (фиг. 5ж), где вывешивается на выдвижных опорах 4 (фиг. 5з). После этого второй гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот убирает выдвижные опоры 4 и перемещает платформу с системой удержания равновесия 1 вдоль соединенных цепей мехатронных модулей 2 на противоположную сторону провала (фиг. 5и), где вывешивается на выдвижных опорах 4. Оба гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных робота втягивают соединенные цепи мехатронных модулей 2 так, чтобы они полностью оказались на той же стороне провала, что и платформы с системой удержания равновесия 1 (фиг. 5к), после чего убирают выдвижные опоры 4 и перемещают платформы с системой удержания равновесия 1 на середины цепей мехатронных модулей 2 и снова вывешиваются на выдвижных опорах 4 (фиг. 5л). Гетерогенные модульные реконфигурируемые мобильные роботы размыкают цепи мехатронных модулей 2 (фиг. 5м), каждый из них замыкает свою цепь мехатронных модулей 2 в кольцо при помощи андрогинных стыковочными узлов 3, втягивает выдвижные опоры 4 и продолжает движение в режиме моноколеса (фиг. 5н).To overcome the failure by a group of heterogeneous modular reconfigurable mobile robots, for example, two, the first heterogeneous modular reconfigurable mobile robot approaches the edge of the hole in monowheel mode (Fig.5a), hangs out on retractable supports 4, scrolls a closed chain of mechatronic modules 2 in such a way that its point the closure turned out to be strictly on top, opens androgynous docking nodes 3, unfolds the chain of mechatronic modules 2 in a straight line and moves it in the direction of the failure (Fig. 5b). The second heterogeneous modular reconfigurable mobile robot drives up in the monowheel mode to a point located along the longitudinal axis of the first heterogeneous modular reconfigurable mobile robot, hangs out on the retractable supports 4, scrolls the closed circuit of mechatronic modules 2 so that its closing point is strictly on top, opens androgynous of docking nodes 3, unfolds the chain of mechatronic modules 2 in a straight line (Fig.5c) and moves it in the direction of the first heterogeneous modular reconfigurable mobile robot until the chains of mechatronic modules 2 converge (Fig.5d), after which the chains of mechatronic modules 2 are connected when using androgynous docking nodes 3. The second heterogeneous modular reconfigurable mobile robot retracts the extendable supports 4 and moves its platform with the balance system 1 to the platform with the balance system 1 of the first heterogeneous modular reconfigurable mobile robot robot (Fig. 5e), and hung out on retractable supports 4. Then both heterogeneous modular reconfigurable mobile robots move the connected chains of mechatronic modules 2 in the direction of the failure. After the end of the chain of mechatronic modules 2 comes to the opposite side of the dip at a distance equal to two lengths of the platform with the balance system 1 (Fig.5f), the first heterogeneous modular reconfigurable mobile robot removes the retractable supports 4 and moves the platform with the balance system 1 along connected chains of mechatronic modules 2 to the opposite side of the hole (Fig. 5g), where it is hung on the retractable supports 4 (Fig. 5h). After that, the second heterogeneous modular reconfigurable mobile robot removes the retractable supports 4 and moves the platform with the balance system 1 along the connected chains of mechatronic modules 2 to the opposite side of the dip (Fig.5i), where it is hung on the retractable supports 4. Both heterogeneous modular reconfigurable mobile robots are retracted connected chains of mechatronic modules 2 so that they are completely on the same side of the dip as platforms with a balance system 1 (Fig.5k), after which retractable supports 4 are removed and the platforms with a balance system 1 are moved to the middle of the chains of mechatronic modules 2 and are again hung out on retractable supports 4 (Fig. 5l). Heterogeneous modular reconfigurable mobile robots open the circuits of mechatronic modules 2 (Fig.5m), each of them closes its circuit of mechatronic modules 2 into a ring with the help of androgynous docking nodes 3, draws retractable supports 4 and continues to move in unicycle mode (Fig.5n).

Для подъема на ступеньку гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот подъезжает к ступеньке, вывешивается на выдвижных опорах 4 (фиг. 6а), прокручивает замкнутую цепь мехатронных модулей 2 таким образом, чтобы ее точка замыкания оказалась строго сверху, производит размыкание андрогинных стыковочных узлов 3, разворачивает цепь мехатронных модулей 2 так, чтобы один ее конец лег на ступеньку (фиг. 6б). Затем гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот убирает выдвижные опоры 4 и перемещает платформу с системой удержания равновесия 1 вдоль цепи мехатронных модулей 2 наверх на ступеньку (фиг. 6в). Там гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот вывешивается на выдвижных опорах 4 (фиг. 6г) и втягивает цепь мехатронных модулей 2 (фиг. 6д), замыкает ее в кольцо при помощи андрогинных стыковочных узлов 3, втягивает выдвижные опоры 4 и продолжает движение в режиме моноколеса.To climb a step, a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot drives up to a step, hangs out on retractable supports 4 (Fig.6a), scrolls a closed circuit of mechatronic modules 2 so that its closing point is strictly on top, opens androgynous docking nodes 3, unfolds the circuit mechatronic modules 2 so that one end of it lies on the step (Fig. 6b). Then the heterogeneous modular reconfigurable mobile robot removes the retractable supports 4 and moves the platform with the balance system 1 along the chain of mechatronic modules 2 up a step (Fig. 6c). There, a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot is hung out on retractable supports 4 (Fig.6d) and pulls in a chain of mechatronic modules 2 (Fig.6e), closes it into a ring using androgynous docking nodes 3, retracts retractable supports 4 and continues to move in unicycle mode.

Для спуска со ступеньки гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот подъезжает к краю ступеньки, вывешивается на выдвижных опорах 4, прокручивает замкнутую цепь мехатронных модулей 2 таким образом, чтобы ее точка замыкания оказалась строго сверху, производит размыкание андрогинных стыковочных узлов 3 (фиг. 7а), разворачивает цепь мехатронных модулей 2 так, чтобы один ее конец лег на пол перед ступенькой (фиг. 7б). Затем гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот убирает выдвижные опоры 4 и перемещает платформу с системой удержания равновесия 1 вдоль цепи мехатронных модулей 2 вниз со ступеньки (фиг. 7в). Там гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот вывешивается на выдвижных опорах 4 (фиг. 7г) и втягивает цепь мехатронных модулей 2 (фиг. 7д), замыкает ее в кольцо при помощи андрогинных стыковочными узлов 3, втягивает выдвижные опоры 4 и продолжает движение в режиме моноколеса.To descend from the step, a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot drives up to the edge of the step, hangs out on retractable supports 4, scrolls a closed circuit of mechatronic modules 2 so that its closing point is strictly on top, opens androgynous docking nodes 3 (Fig.7a), unfolds chain of mechatronic modules 2 so that one end of it lies on the floor in front of the step (Fig. 7b). Then the heterogeneous modular reconfigurable mobile robot removes the extendable supports 4 and moves the platform with the balance system 1 along the chain of mechatronic modules 2 down from the step (Fig. 7c). There, a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot is hung out on retractable supports 4 (Fig.7d) and pulls in a chain of mechatronic modules 2 (Fig.7e), closes it into a ring with the help of androgynous docking assemblies 3, retracts retractable supports 4 and continues to move in unicycle mode.

Для транспортировки грузов с использованием группы гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов один из роботов перемещает платформу с системой удержания равновесия 1 вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей 2, второй гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот сменными рабочими инструментами и схватами 5 располагает груз 6 на платформе с системой удержания равновесия 1 первого гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота (фиг. 8 а, б), первый гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот перемещает платформу с системой удержания равновесия 1 с грузом 6 (фиг. 8в), а третий гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот снимает грузы с нее (фиг. 8г).To transport goods using a group of heterogeneous modular reconfigurable mobile robots, one of the robots moves the platform with the balance system 1 along the open circuit of mechatronic modules 2, the second heterogeneous modular reconfigurable mobile robot with replaceable working tools and grippers 5 places the load 6 on the platform with the balance system 1 the first heterogeneous modular reconfigurable mobile robot (Fig. 8 a, b), the first heterogeneous modular reconfigurable mobile robot moves the platform with the balance keeping system 1 with load 6 (Fig.8c), and the third heterogeneous modular reconfigurable mobile robot removes weights from it (Fig. 8d).

Для применения сменных рабочих инструментов и схватов 5 в труднодоступных местах гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот присоединяет андрогинным стыковочным узлом 3 один из рабочих инструментов и схватов 5 к концу разомкнутой цепи мехатронных модулей 2 и проводит ее к месту выполнения работы (фиг. 9).To use replaceable working tools and grips 5 in hard-to-reach places, a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot connects one of the working tools and grips 5 to the end of the open circuit of mechatronic modules 2 with an androgynous docking node 3 and conducts it to the place of work (Fig. 9).

Работоспособность группы изобретений была проверена на компьютерной модели, которая наглядно продемонстрировала достижение требуемого технического результата.The efficiency of the group of inventions was tested on a computer model, which clearly demonstrated the achievement of the required technical result.

Claims (7)

1. Гетерогенный модульный реконфигурируемый мобильный робот, характеризующийся тем, что состоит из цепи мехатронных модулей, оснащенной с двух сторон андрогинными стыковочными узлами, платформы с системой удержания равновесия и выдвижными опорами, двигающейся вдоль цепи мехатронных модулей, и сменных рабочих инструментов и схватов с андрогинными стыковочными узлами, присоединяемых к цепи мехатронных модулей или располагаемых на платформе с системой удержания равновесия.1. A heterogeneous modular reconfigurable mobile robot, characterized by the fact that it consists of a chain of mechatronic modules equipped on both sides with androgynous docking nodes, a platform with a balance system and retractable supports moving along the chain of mechatronic modules, and interchangeable working tools and grips with androgynous docking nodes connected to a chain of mechatronic modules or located on a platform with a balance system. 2. Способ перемещения гетерогенного модульного реконфигурируемого мобильного робота по п. 1, характеризующийся тем, что андрогинные стыковочные узлы замыкают цепь мехатронных модулей в кольцо, и платформа с системой удержания равновесия движется внутри образованного кольца в режиме моноколеса, либо платформа с системой удержания равновесия движется вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей.2. A method of moving a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot according to claim 1, characterized in that androgynous docking nodes close the chain of mechatronic modules into a ring, and the platform with the balance system moves inside the formed ring in the monowheel mode, or the platform with the balance system moves along open circuit of mechatronic modules. 3. Способ по п. 2, где формирование кольца либо разомкнутой цепи мехатронных модулей осуществляют из цепей мехатронных модулей двух и более гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.3. The method according to claim 2, where the formation of a ring or an open circuit of mechatronic modules is carried out from chains of mechatronic modules of two or more heterogeneous modular reconfigurable mobile robots. 4. Способ перемещения грузов гетерогенным модульным реконфигурируемым мобильным роботом по п. 1, характеризующийся тем, что груз размещают на платформе с системой удержания равновесия в режиме моноколеса, либо груз перемещают сменные рабочие инструменты и схваты, присоединенные к концам цепи мехатронных модулей андрогинными стыковочными узлами, либо груз перемещают на платформе с системой удержания равновесия, движущейся вдоль разомкнутой цепи мехатронных модулей с осуществлением погрузочно-разгрузочных работ гетерогенным модульным реконфигурируемым мобильным роботом при помощи сменных рабочих инструментов и схватов.4. A method for moving loads by a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot according to claim 1, characterized by the fact that the load is placed on a platform with a balance system in unicycle mode, or the load is moved by replaceable working tools and grips attached to the ends of the chain of mechatronic modules by androgynous docking nodes, or the load is moved on a platform with a balance system moving along an open circuit of mechatronic modules with the implementation of loading and unloading operations by a heterogeneous modular reconfigurable mobile robot using replaceable working tools and grippers. 5. Способ по п. 4, где одновременно используют сменные рабочие инструменты и схваты двух и более гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.5. The method according to claim 4, wherein interchangeable working tools and grippers of two or more heterogeneous modular reconfigurable mobile robots are used simultaneously. 6. Способ по п. 4, где формирование кольца либо разомкнутой цепи мехатронных модулей осуществляют из цепей мехатронных модулей двух и более мобильных гетерогенных модульных реконфигурируемых мобильных роботов.6. The method according to claim 4, where the formation of a ring or an open circuit of mechatronic modules is carried out from chains of mechatronic modules of two or more mobile heterogeneous modular reconfigurable mobile robots. 7. Способ по любому из пп. 4-6, где погрузочно-разгрузочные работы дополнительно осуществляют, в том числе, другими гетерогенными модульными реконфигурируемыми мобильными роботам при помощи их сменных рабочих инструментов и схватов, присоединенных к концам их цепей мехатронных модулей андрогинными стыковочными узлами.7. A method according to any one of claims. 4-6, where loading and unloading operations are additionally carried out, inter alia, by other heterogeneous modular reconfigurable mobile robots using their replaceable working tools and grips attached to the ends of their chains of mechatronic modules by androgynous docking assemblies.
RU2020124037A 2020-07-20 2020-07-20 Heterogeneous modular reconfigurable mobile robot RU2744050C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124037A RU2744050C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Heterogeneous modular reconfigurable mobile robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124037A RU2744050C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Heterogeneous modular reconfigurable mobile robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744050C1 true RU2744050C1 (en) 2021-03-02

Family

ID=74857575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124037A RU2744050C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Heterogeneous modular reconfigurable mobile robot

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744050C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801332C1 (en) * 2022-07-08 2023-08-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Reconfigurable modular robot and method for organizing movements and intermodular interaction of reconfigurable modular robot

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU129449U1 (en) * 2012-12-27 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") MODULAR MANIPULATOR
RU2554270C1 (en) * 2014-02-06 2015-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Device to overcome obstacles
RU2560829C2 (en) * 2013-02-12 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mechatronic modular robot
US20180111275A1 (en) * 2014-08-01 2018-04-26 Kugar Inc. Modular system for constructing robots
DE102018211936A1 (en) * 2018-08-08 2020-02-13 Robert Bosch Gmbh Mechatronic module, process plant, process, computer program and storage medium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU129449U1 (en) * 2012-12-27 2013-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") MODULAR MANIPULATOR
RU2560829C2 (en) * 2013-02-12 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mechatronic modular robot
RU2554270C1 (en) * 2014-02-06 2015-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Device to overcome obstacles
US20180111275A1 (en) * 2014-08-01 2018-04-26 Kugar Inc. Modular system for constructing robots
DE102018211936A1 (en) * 2018-08-08 2020-02-13 Robert Bosch Gmbh Mechatronic module, process plant, process, computer program and storage medium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801332C1 (en) * 2022-07-08 2023-08-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Reconfigurable modular robot and method for organizing movements and intermodular interaction of reconfigurable modular robot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cai et al. Construction automation and robotics for high-rise buildings over the past decades: A comprehensive review
US10059537B2 (en) Automatic tire loader/unloader for stacking/unstacking tires in a trailer
Nguyen et al. On the analysis of large-dimension reconfigurable suspended cable-driven parallel robots
Nguyen et al. A practical climbing robot for steel bridge inspection
KR102572057B1 (en) Article transport facility
Chen et al. Inclined surface locomotion strategies for spherical tensegrity robots
Groß et al. Transport of an object by six pre-attached robots interacting via physical links
Korayem et al. Maximum load-carrying capacity of autonomous mobile manipulator in an environment with obstacle considering tip over stability
Gerling et al. Robotics for self-organised construction
RU2744050C1 (en) Heterogeneous modular reconfigurable mobile robot
Li et al. Design and control of automated guided vehicle systems: a case study
Sadeghi et al. Analysis, simulation, and implementation of a human-inspired pole climbing robot
Uno et al. Gait planning for a free-climbing robot based on tumble stability
CN113741423A (en) AGV dynamic obstacle avoidance method based on artificial potential field method
US20240217761A1 (en) Perception-Based Robotic Manipulation System and Method for Robotic Truck Unloader that Unloads/Unpacks Product from Trailers and Containers
Zhu et al. Feasibility study of limms, a multi-agent modular robotic delivery system with various locomotion and manipulation modes
Arunkumar et al. Optimum Design of Stair-Climbing Robots Using Taguchi Method.
Zhang et al. Sampling-based motion planning with dynamic intermediate state objectives: Application to throwing
Cappo et al. Planning end effector trajectories for a serially linked, floating-base robot with changing support polygon
Cordes et al. Rimres: A modular reconfigurable heterogeneous multi-robot exploration system
Webster et al. Bio-inspired 2D Vertical Climbing with a Novel Tripedal Robot
Ahn et al. Dynamic, robust locomotion for a non-anthropomorphic biped
Ding et al. Footstep planning for hexapod robots based on 3d quasi-static equilibrium support region
Fujikura et al. Toward enabling a hundred drones to land in a minute
Yamada et al. Exploration of UAV rope handling and flight in narrow space strategies, using a three-arm aerial manipulator system