ISSN 0021-3454 · EISSN 2500-0381

· Язык: ru

Статья: ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕПОЛНОПРИВОДНОГО ПРЫГАЮЩЕГО РОБОТА С ГИБКИМИ СОЧЛЕНЕНИЯМИ (2022)

Читать

Читать онлайн

Представлены результаты исследования по проектированию и изготовлению прототипа энергоэффективного прыгающего робота с гибкими сочленениями с использованием принципов морфологического расчета. Гибкие элементы позволяют роботам адаптивно подстраиваться к окружающей среде при контактном взаимодействии, перенаправляя энергию взаимодействия с пластической деформации твердых тел в упругую деформацию эластичных тел, что способствует рекуперации энергии в системе. В отличие от традиционных низших и высших кинематических пар, гибкие сочленения обеспечивают перемещения звеньев только в ограниченном диапазоне в пределах зоны упругой деформации. Решена задача проектирования эластичных полимерных перекрестных сочленений на примере плоского механизма ноги неполноприводного прыгающего робота замкнутой кинематики, приводимого в движение от единственного серводвигателя с присоединенными последовательно эластичными элементами. При синтезе такого робота необходимо оптимизировать не только кинематические параметры рычажного механизма, но и топологию и эластостатические параметры самих эластичных сочленений

Ключевые фразы: биомиметика, гибкие сочленения, податливые роботы, ЧИСЛЕННАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ, морфологический расчет

Автор (ы): Насонов Кирилл Вячеславович (Nasonov K. V.), Борисов Иван Игоревич (Borisov I. I.)

Журнал: ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI: Электротехника
УДК: 621.837.5. Механизмы с упругими (пружинными) звеньями

Для цитирования:

НАСОНОВ К. В., БОРИСОВ И. И. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕПОЛНОПРИВОДНОГО ПРЫГАЮЩЕГО РОБОТА С ГИБКИМИ СОЧЛЕНЕНИЯМИ // ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2022. Т. 65 № 3

Текстовый фрагмент статьи

Будьте первым, кто начнет обсуждение

Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.

Создать тему для обсуждения

Список литературы

1. Seok S. et al. Actuator design for high force proprioceptive control in fast legged locomotion // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems. IEEE, 2012. Р. 1970-1975.
2. Hauser S., Dujany M., Arreguit J., Ijspeert A., Iida F. Coupling-dependent convergence behavior of phase oscillators with tegotae-control // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2021.
3. Ye K., Karydis K. Modeling and Trajectory Optimization for Standing Long Jumping of a Quadruped With a Preloaded Elastic Prismatic Spine // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2021.
4. Fankhauser P., Hutter M. ANYmal: a unique quadruped robot conquering harsh environments // Research Features. 2018. N 126. Р. 54-57.
5. Bledt G. et al. MIT Cheetah 3: Design and control of a robust, dynamic quadruped robot // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS). IEEE, 2018. P. 2245-2252.
6. Park H. W., Wensing P. M., Kim S. High-speed bounding with the MIT Cheetah 2: Control design and experiments // Intern. Journal of Robotics Research. 2017. Vol. 36, N 2. P. 167-192.
7. Zhong Y. et al. Analysis and research of quadruped robot’s legs: a comprehensive review // Intern. Journal of Advanced Robotic Systems. 2019. Vol. 16. N 3. P. 1729881419844148.
8. Borisova O., Borisov I., Kolyubin S., Stramigioli S. Design of Galloping Robots with Elastic Spine: Tracking Relations between Dynamic Model Parameters Based on Motion Analysis of a Real Cheetah // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2021.  EDN: WCZIKH
9. Folkertsma G. A. Energy-Based and Biomimetic Robotics. Enschedе: Univ. of Twente, 2017.
10. Seok S. et al. Design principles for energy-efficient legged locomotion and implementation on the MIT cheetah robot // IEEE/ASME Trans. on Mechatronics. 2014. Vol. 20, N 3. P. 1117-1129.
11. Folkertsma G. A., Kim S., Stramigioli S. Parallel stiffness in a bounding quadruped with flexible spine // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems. IEEE, 2012. P. 2210-2215.
12. Hurst J. W., Chestnutt J. E., Rizzi A. A. An actuator with physically variable stiffness for highly dynamic legged locomotion // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation, ICRA’04. IEEE, 2004. Vol. 5. P. 4662-4667.
13. Vu H. Q. et al. A variable stiffness mechanism for improving energy efficiency of a planar single-legged hopping robot // Proc. of the 16th Intern. Conf. on Advanced Robotics (ICAR). IEEE, 2013. P. 1-7.
14. Radhakrishnan V. Locomotion: dealing with friction // Proc. of the National Academy of Sciences. 1998. Vol. 95, N 10. P. 5448-5455.
15. Haberland M. et al. The effect of swing leg retraction on running energy efficiency // IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems. IEEE, 2011. P. 3957-3962.
16. Thomaszewski B. et al.Computational design of linkage-based characters // ACM Trans. on Graphics (TOG). 2014. Vol. 33, N 4. P. 1-9.
17. Pratt G. A., Williamson M. M. Series elastic actuators // Proc. IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems. Human Robot Interaction and Cooperative Robots. IEEE, 1995. Vol. 1. P. 399-406.
18. Pappalardo A. et al. Hunt-crossley model based force control for minimally invasive robotic surgery // Biomedical Signal Processing and Control. 2016. Vol. 29. P. 31-43.
19. Townsend W., Salisbury J. The effect of coulomb friction and stiction on force control // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation. IEEE, 1987. Vol. 4. P. 883-889.
20. Lakatos D., Albu-Schäffer A. Switching based limit cycle control for compliantly actuated second-order systems // IFAC Proc. Volumes. 2014. Vol. 47, N 3. P. 6392-6399.
21. Howell L. L.Compliant mechanisms // 21st Century Kinematics; Ed. I. M. McCarthy. Springer, 2013. P. 189-216.
22. Ashby M. F., Jones D. R. H. Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design. Elsevier, 2012. Vol. 1.
23. Chen G. M., Jia J. Y., Li Z. W. Right-circular corner-filleted flexure hinges // IEEE Intern. Conf. on Automation Science and Engineering. IEEE, 2005. P. 249-253.
24. Lobontiu N.Compliant Mechanisms: Design of Flexure Hinges. CRC Press, 2002.  EDN: WVVFMV
25. Naves M. et al. Flexure-based 60 degrees stroke actuator suspension for a high torque iron core motor // Precision Engineering. 2020. Vol. 63. P. 105-114.  EDN: FTCHFE
26. Naves M., Aarts R., Brouwer D. M. Large-stroke flexure hinges: Building-block-based spatial topology synthesis method for maximising flexure performance over their entire range of motion // Mikroniek. 2017. Vol. 57, N 3. P. 5-9.
27. Boers A. S. B. et al. Inverted curved flexure hinge with torsional reinforcements in a printed prosthetic finger // 33rd ASPE Annual Meeting. 2018.
28. SPACAR Wiki. 2021 [Электронный ресурс]: , 10.04.2021.
29. Fix M. E., Brouwer D. M., Aarts R. G. K. M. Building Block Based Topology Synthesis Algorithm to Optimize the Natural Frequency in Large Stroke Flexure Mechanisms // Intern. Design Engineering Technical Conf. and Computers and Information in Engineering Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2020. Vol. 83914. P. V002T02A007.
30. ROBOTIS e-Manual AX-12A [Электронный ресурс]: , 25.06.2021.
31. Тензорезисторы KYOWA. 2018 [Электронный ресурс]: , 20.06.2021.

Выпуск

Т. 65 № 3 (2022)

Кол-во страниц: 71 страница

Другие статьи выпуска

ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ АЛГОРИТМЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И РОБАСТНОСТИ ВИЗУАЛЬНОЙ ОДОМЕТРИИ НАЗЕМНЫХ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ (2022)

Авторы: МАХМУД Ж., ЛОНГ В.Х.Т., Бурков А. М., Колюбин С. А.

Рассматривается задача повышения точности и робастности методов одновременной локализации и картирования с использованием численной оптимизации с ограничениями. В основе предлагаемого решения лежит модификация алгоритма ORB-SLAM3, учитывающая особенности кинематики наземных роботов и использующая комплексирование данных визуальной и колесной одометрии, блочное уравнивание (bundle adjustment) для настройки параметров, комплексно характеризующих состояние визуального сенсора, а также алгоритм замыкания петли для корректировки карты. Результаты апробации на наборе данных OpenLoris показывают, что для ряда сценариев предлагаемое решение существенно превосходит по точности и робастности известный алгоритм ORB-SLAM3

Сохранить в закладках

МЕТРИКО-СЕМАНТИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ ГЛУБОКИХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОНОМНОЙ НАВИГАЦИИ В ПОМЕЩЕНИЯХ (2022)

Авторы: Беркаев А. Р., Мохрат М., Бурков А. М., Колюбин С. А.

Представлены результаты исследования, направленного на разработку интеллектуальной автономной навигационной системы для складской и офисной логистики с использованием глубоких нейронных сетей. Проанализированы современные и наиболее универсальные средства для получения карт глубин и семантической сегментации данных на изображениях в различных средах. Проведен сравнительный анализ карт глубин, формируемых RGB-D-камерой, а также с помощью нейросетевых алгоритмов и модифицированного алгоритма Хиршмюллера. Результаты тестирования, проведенного на специально подготовленном наборе данных, снятых в офисном пространстве, демонстрируют, что предложенное решение превосходит альтернативные по точности и позволяет сократить затраты вычислительных ресурсов

Сохранить в закладках

СЕГМЕНТАЦИЯ ОБЪЕКТОВ С ФУНКЦИЕЙ ДООБУЧЕНИЯ (2022)

Авторы: Ненахов И. Д., Артемов К. А., СейедХассан З., Семочкин А. Н., Колюбин С. А.

Рассматриваются способы расширения набора распознаваемых классов объектов для задачи их сегментирования, где необходимо построить маску объекта, а также узнать его класс. Для первой задачи использованы методы, не зависящие от классов предметов и являющиеся наиболее устойчивыми к изменениям формы; для второй задачи проанализированы методы, основанные на итеративном обучении (iterative learning), и методы метрического обучения (metric learning). Второй подход выбран в качестве основного, и для него протестированы различные архитектуры нейронных сетей. Проведена классификация объектов с использованием алгоритма k ближайших соседей. В качестве набора данных для обучения нейронной сети использован набор COIL- 100, а после обученная модель протестирована на собственном наборе данных. Проведенные эксперименты показывают, что используемый метод позволяет обрабатывать 7-8 изображений в секунду на видеокарте GTX 1050 ti с 4 Гбайт видеопамяти с точностью классификации в 99 %

Сохранить в закладках

АЛГОРИТМ МОДИФИЦИРОВАННОГО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДВУНАПРАВЛЕННОГО СЛУЧАЙНОГО ДЕРЕВА ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ АНТРОПОМОРФНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ (2022)

Авторы: Довгополик И. С., Артемов К. А., Борисов О. И., СейедХассан З., Семочкин А. Н.

Рассматривается алгоритм планирования движения многозвенной робототехнической системы в пространстве с препятствиями. Основные требования, предъявляемые к данной задаче, — высокое быстродействие и эффективное использование памяти в процессе работы. Представлен алгоритм планирования пути на основе метода двунаправленного быстроисследующего случайного дерева с использованием подхода, исключающего добавление новых вершин к дереву, если по их расположению в пространстве можно однозначно определить нецелесообразность их использования для построения пути. Эта модификация позволяет ускорить планирование движения и уменьшить объем памяти, необходимой для хранения данных об анализе пространства

Сохранить в закладках

ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АНТРОПОМОРФНОЙ КИСТЬЮ РОБОТА (2022)

Авторы: Иволга Д. В., Хомутов Е. Э., Борисов И. И., Молчанов Н. А., Максимов И. А., Колюбин С. А.

Представлены результаты разработки и реализации программно-аппаратной архитектуры системы управления для адаптивной антропоморфной роботизированной кисти. Рассматривается возможность интеграции разработанного захватного устройства в контур управления робота iCub с сохранением функциональных возможностей и гибкости реализации алгоритмов управления. Это достигается посредством прототипирования системы управления как самостоятельного модуля, подключаемого к роботу iCub через сетевой интерфейс Ethernet. Обмен данными между захватным устройством и роботом iCub имеет высокую стабильность и производительность с частотой управления 2 кГц при задержке не более 310 мкс и джиттере ниже 50 мкс. Тестирование программно-аппаратной архитектуры системы управления продемонстрировало высокую точность управления положением (±1) и тактильным усилием (±0,15 Н) проксимальных фаланг пальцев

Сохранить в закладках

СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЛОСКИХ НЕПОЛНОПРИВОДНЫХ МЕХАНИЗМОВ ДЛЯ АНТРОПОМОРФНЫХ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КИСТЕЙ (2022)

Авторы: Хомутов Е. Э., Иволга Д. В., Борисов И. И., Молчанов Н. А., Максимов И. А.

Представлены результаты структурно-параметрического синтеза плоских неполноприводных механизмов со звеньями переменной длины. Синтез основан на принципе морфологического расчета, согласно которому желаемые свойства робота „программируются“ на уровне механической конструкции, а активное управление используется лишь для мягкой корректировки движений, обусловленных естественным поведением системы. Разработанный алгоритм был апробирован при создании адаптивной компактной кисти для антропоморфного робота iCub, способной выполнять все фундаментальные захваты и обладающей при сопоставимых габаритах более высокой грузоподъемностью по сравнению с оригинальным аналогом на тросовой тяге. Приведен пример синтеза механизма указательного пальца и представлены результаты тестирования опытного образца устройства. Разработанный прототип обладает 14 степенями свободы, но при этом управляется с помощью четырех двигателей. Минимизация количества приводов позволила упростить систему управления, уменьшить количество требуемых сенсоров и массогабаритные параметры и снизить затраты на комплектующие

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Регион: Россия, Москва
Почтовый адрес: Тверская ул., д.11, г. Москва, ГСП- 3, 125993
Юр. адрес: 125009, г Москва, Тверской р-н, ул Тверская, д 11 стр 1, кв 4
ФИО: Фальков Валерий Николаевич (МИНИСТР)
E-mail адрес: info@minobrnauki.gov.ru
Контактный телефон: +7 (495) 5471316

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.

Сказать «Спасибо»

Вы можете поблагодарить автора за публикацию. Ему (ей) будет приятно.

Наведите камеру на QR-код, чтобы открыть моб. версию страницы.