МОДЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПОДВОДНЫХ ШАГАЮЩИХ РОБОТОВ «ТЯЖЕЛОЙ» ВЕСОВОЙ КАТЕГОРИИ
Автор: Михаил Юрьевич Ветлицын
Соавторы: Волков И.В., Оборин С.Д., Петров Д.С., Чернышев В.В.
Организация: Волгоградский государственный технический университет
В настоящее время находят применение новые технологии освоения ресурсов морского дна, основанные на добычных роботах, перемещающихся по дну. Уже осуществляется практическая реализация таких проектов на базе донных гусеничных машин «тяжелой» весовой категории. Их масса доходит до нескольких сотен тонн. Использование гусеничных машин на водонасыщенных донных грунтах не всегда эффективно. Шагающие машины в подводных условиях обеспечивают более высокую проходимость. Вместе с тем, шагающий способ передвижения требует дополнительных затрат мощности на преодоление сил инерции в каждом цикле (шаге) движения.
Обсуждаются результаты моделирования динамики 6-ти-ногого шагающего робота с движителями циклового типа. Исследовалось влияние массы корпуса робота на структуру его энергозатрат. При моделировании использовались теоретические и экспериментальные результаты, полученные в ходе разработки и испытаний шагающего аппарата МАК-1 [1, 2]. Вид аппарата представлен на рисунке.
Определена структура энергозатрат шагающего робота с увеличенными массой и габаритами при различных скоростях передвижения. Анализ показал, что наиболее существенны затраты мощности на вертикальные колебания корпуса, на преодоление цикловых сил инерции в движителе и на преодоление курсовых сил инерции корпуса, обусловленных неравномерностью передвижения. В ходе моделирования учитывалось увеличение масс и моментов инерции звеньев шагающего движителя при увеличении его габаритов. Выбор поперечных сечений звеньев ног осуществлялся из условия обеспечения равнопрочности сравниваемых образцов.
Установлено, что «тяжелые» шагающие машины имеют меньшую динамическую нагруженность, что связано, в основном, с уменьшением угловых скоростей в приводе при увеличении длины шага. В результате уменьшается доля дополнительных затрат мощности, обусловленных шагающим способом передвижения. Также необходимо отметить, что «большие» шагающие машины, из-за увеличенной длины и высоты шага, будут иметь лучшую профильную проходимость в сравнении с аналогами меньшего размера.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда No 23-29-00720, https://rscf.ru/en/project/23-29-00720/.
1.Чернышев, В. В. МАК-1 - подводный шагающий робот / В. В. Чернышев, В. В. Арыканцев // Робототехника и техническая кибернетика. – 2015. – No 2(7). – С. 45-50.
2.Design and underwater tests of subsea walking hexapod MAK-1 / V. V. Chernyshev, V. V. Arykantsev, A. E. Gavrilov, and others // Proceedings of the ASME 2016 35th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE 2016. Busan, 2016. – 9 p.
