Разработка конструкции компактной шагающей машины на электрических приводах для исследовательских задач

Разработка шагающих машин становится все более активно развиваемым направлением машиностроения. Доступность компактных мощных источников энергии, двигателей с большим крутящим моментом и быстродействующих вычислителей позволяет создавать недоступные ранее по простоте конструкции машины с требуемыми свойствами. Приведены результаты разработки нового варианта конструкции действующей компактной шагающей машины, использующей бесколлекторные электрические приводы с псевдопрямым управлением. Робот имеет четыре конечности, каждая из которых обладает тремя степенями свободы. При сохранении полной функциональности и всех степеней свободы новая конструкция робота более компактная, чем аналоги. Шагающая машина получила название «МОРС» (Малый Образовательный Робот-Собака). Разработанная шагающая машина обладает хорошими показателями прочности и управляемости, а также, несмотря на компактность, обеспечивает грузоподъемность 5 кг, что составляет 67 % ее массы.
EDN: BSPBXH, https://elibrary/bspbxh

Литература

[1] Nichol J.G., Palmer III L.R., Singh S.P.N. et al. System design of a quadrupedal galloping machine. Int. J. Rob. Res., 2004, vol. 23, no. 10–11, pp. 1013–1027, doi: https://doi.org/10.1177/0278364904047391

[2] Fukuoka Y., Kimura H. Dynamic locomotion of a biomorphic quadruped ‘tekken’ robot using various gaits: walk, trot, free-gait and bound. Appl. Bionics Biomech., 2009, vol. 6, no. 1, pp. 63–71, doi: https://doi.org/10.1080/11762320902734208

[3] Kimura H., Fukuoka Y., Cohen A.H. Adaptive dynamic walking of a quadruped robot on natural ground based on biological concepts. Int. J. Rob. Res., 2007, vol. 26, no. 5, pp. 475–490, doi: https://doi.org/10.1177/0278364907078089

[4] Koo I.M., Tran D.T., Lee Y.H. et al. Development of a quadruped walking robot AiDIN–III using biologically inspired kinematic analysis. Int. J. Control Autom. Syst., 2013, vol. 11, no. 6, pp. 1276–1289, doi: https://doi.org/10.1007/s12555-013-0020-1

[5] Hutter M., Gehring C., Höpflinger M.A. et al. Toward combining speed, efficiency, versatility, and robustness in an autonomous quadruped. IEEE Trans. Robot., vol. 30, no. 6, pp. 1427–1440, doi: http://dx.doi.org/10.1109/TRO.2014.2360493

[6] Hutter M., Gehring C., Jud D. et al. ANYmal — a highly mobile and dynamic quadrupedal robot. IEEE/RSJ IROS, 2016, pp. 38–44, doi: https://doi.org/10.1109/IROS.2016.7758092

[7] Seok S., Wang A., Chuah M.Y. et al. Design principles for highly efficient quadrupeds and implementation on the MIT cheetah robot. IEEE ICRA, 2013, pp. 3307–3312, doi: https://doi.org/10.1109/ICRA.2013.6631038

[8] Park H.W., Wensing P., Kim S. High-speed bounding with the MIT Cheetah 2: control design and experiments. Int. J. Rob. Res., 2017, vol. 36, no. 2, pp. 167–192, doi: https://doi.org/10.1177/0278364917694244

[9] Park H.W., Wensing P.M., Kim S. Jumping over obstacles with MIT Cheetah 2. Rob. Auton. Syst., 2021, vol. 136, art. 103703, doi: https://doi.org/10.1016/j.robot.2020.103703

[10] Bledt G., Powell M., Katz B. MIT Cheetah 3: design and control of a robust, dynamic quadruped robot. IEEE/RSJ IROS, 2018, pp. 2245–2252, doi: https://doi.org/10.1109/IROS.2018.8593885

[11] Katz B.G. A low–cost modular actuator for dynamic robots. MIT, 2018, 104 p.

[12] Raibert M., Blankespoor K., Nelson G. et al. BigDog, the rough–terrain quadruped robot. IFAC Proc. Vol., 2008, vol. 41, no. 2, pp. 10822–10825, doi: https://doi.org/10.3182/20080706-5-KR-1001.01833

[13] Chen T., Rong. Li X.Y. et al. A compliant control method for robust trot motion of hydraulic actuated quadruped robot. Int. J. Adv. Robot. Syst., 2018, vol. 15, no. 6, doi: https://doi.org/10.1177/1729881418813235

[14] Semini C., Goldsmith J., Rehman B.U. et al. Design overview of the hydraulic quadruped robots. The 14th Scandinavian Int. Conf. on Fluid Power, 2015. URL: https://iit-dlslab.github.io/papers/semini15sicfp.pdf (дата обращения: 15.01.2025).

[15] He J., Gao F. Mechanism, actuation, perception, and control of highly dynamic multilegged robots: a review. Chin. J. Mech. Eng., 2020, vol. 33, art. 79, doi: https://doi.org/10.1186/s10033-020-00485-9

[16] Danilov V., Sekou D. CPG–based gait generator for a quadruped robot with sidewalk and turning operations. In: Robotics in natural settings. Springer, 2023, pp. 276–288, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-15226-9_27