Меню
Публикации
2025
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2025-25-6-1089-1097
УДК 004.942
Разработка квазиоптимального алгоритма переключения мобильного робота
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Захаров Д.Н., Панин А.Д., Яременко А.М., Алиев Д.Р., Дербин М.И., Борисов О.И. Разработка квазиоптимального алгоритма переключения мобильного робота // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2025. Т. 25, № 6. С. 1089–1097. doi: 10.17586/2226-1494-2025-25-6-1089-1097
Аннотация
Введение. Всенаправленные мобильные платформы, известные своей маневренностью в ограниченных пространствах, часто сталкиваются не только с проблемами энергоэффективности из-за конструкции роликонесущих колес, но и с ограничениями при движении в реальных условиях эксплуатации, такими как перепады высот и неровности рельефа. Для преодоления ограничений мобильных платформ необходимо обеспечить возможность переключения между всенаправленным и классическим режимами движения с помощью адаптивного переключения режимов движения. Такой подход позволяет сочетать маневренность при навигации в тесных условиях с повышенной проходимостью и энергоэффективностью на неровных поверхностях и уклонах. Метод. В работе предложен алгоритм адаптивного переключения режимов движения, обеспечивающий переход от всенаправленной к классической кинематической схеме и обратно с помощью разработанного компактного механизма переключения. Для этого использованы усовершенствованные кинематические, динамические и энергетические модели в сочетании с лабораторными экспериментами с реконфигурируемой платформой. Предложенные усовершенствования позволяют осуществить простой и быстрый переход из одной кинематической схемы в другую с помощью разработанного компактного механизма переключения. Основные результаты. Экспериментальные исследования выполнены в лабораторных условиях на ровной бетонной поверхности, где робот выполнял движение по замкнутой траектории. В ходе эксперимента фиксировались энергопотребление и ошибки отслеживания траектории для голономного, неголономного и реконфигурируемого режимов движения. Сравнительный анализ показал, что применение предложенного алгоритма переключения позволяет снизить энергозатраты в среднем на 8 % при сохранении маневренности. Для более крупных роботов с массой, значительно превышающей массу механизма реконфигурации, экономия энергии в реальных сценариях может быть больше за счет оптимизации системой использования энергии и выбора наиболее эффективной конфигурации для различных сегментов траектории. Система сохраняет высокую маневренность и обеспечивает эффективную навигацию в сложных условиях. Обсуждение. Представленный алгоритм позволяет платформе достичь важнейшего баланса между мобильностью, эффективностью и точностью управления. Появляется возможность практического внедрения реконфигурируемых роботов в реальных сервисных приложениях. Полученные результаты имеют практическое значение для проектирования адаптивных механических и управляющих систем с повышенной эксплуатационной гибкостью мобильных платформ в условиях ограниченных ресурсов.
Ключевые слова: мобильный робот, роликонесущее колесо, всенаправленный робот, гибридная голономность, квазиоптимальный алгоритм
Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 25-29-00713).
Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 25-29-00713).
