» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Май, 2019 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №5 (26) 2019
Автор: Шалаев Сергей Александрович, Оператор 4 научной роты (рядовой)
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Автономные мобильные объекты
Дата публикации: 2.05.2019
УДК 62-531.4
АВТОНОМНЫЕ
МОБИЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ
Шалаев Сергей Александрович
оператор 4 научной роты (рядовой)
Ржавитин Вячеслав Леонидович
начальник 2 лаборатории испытательной
(энергетики, технологий, аппаратов и машин)
капитан-лейтенант
Бурьянов
Роман Олегович
оператор 4 научной роты (рядовой)
Мурашкин
Роман Игоревич
оператор 4 научной роты (рядовой)
Военный инновационный технополис
«ЭРА», г Анапа
Аннотация. В
статье рассмотрены автономные мобильные объекты, область их применения и
способы управления.
Ключевые слова:
автономный мобильный объект, робот-вездеход, взрывчатое устройство.
Важную роль в обеспечении обороноспособности и внутренней
безопасности государств играют автономные мобильные объекты (роботы). С каждым
разом роботы становятся все более автономными, область
их применения растет, требуется высокая потребность в расширении функциональных
возможностей мобильной робототехники. Актуальной задачей развития робототехники
является значительное расширение областей применения автономных объектов, в
которых проявляется высокая потребность в расширении функционала мобильных
робототехнических систем.
Автономные
мобильные объекты (далее АМО) – это роботы, которые выполняют поставленные им
задачи с высокой степенью автономии. Такой робот должен обладать следующими
функциями:
- Самостоятельно получать и обрабатывать информацию об окружающей среде;
- Работать достаточно большой период времени без вмешательства человека;
- Перемещаться в пространстве без помощи человека.
В
состав АМО должны входить нижеперечисленные системы:
- Исполнительные органы (ходовая часть, манипуляторы);
- Датчики (датчики расстояний, системы технического зрения, осязания, локаторы);
- Система управления (принимает информацию от датчиков и управляет исполнительными органами).
Робот-вездеход
– это АМО, созданный для помощи спасателям в поиске людей в труднодоступных
местах, разведка местности, помещений, обнаружение и уничтожение взрывчатых
устройств (ВУ). Конструкция робота состоит из четырехколесной платформы,
пироэлектрического инфракрасного датчика движения и камеры слежения. Питание
рассматриваемого робота осуществляется за счет NiCd батареи, которая обладает
высокой токоотдачей, имеет возможность восстановления
при ухудшении своих свойств, а также долгое время может храниться в разряженном
состоянии (саморазряд около 10% в месяц). Онлайн-камера
передает изображение оператору, который следит за тем, что происходит вокруг
робота и может корректировать направление его движения. Такой робот может
передвигаться как автономно, так и посредством управления при помощи приложения
в мобильном телефоне. Рассматриваемый робот-вездеход (рис.1) программируется на
платформе Arduino [1].
Платформа, размером 20 на
Рисунок 1.
Внешний вид робота-вездехода
Цифровая онлайн-камера – это упрощенный вариант видеокамеры для
работы с микроконтроллерами Arduino.
Пассивные инфракрасные датчики (PIR) улавливают движения объекта. Они малоэнергозатратны, небольшие по габаритам, просты в
эксплуатации. Эти датчики состоят из пироэлектрического чувствительного
элемента, улавливающего уровень инфракрасного излучения.
PIR-датчик
разделен на две части и генерирует выходные сигналы Low и High в зависимости от уровня излучения [2]. Каждая
из этих частей имеет особый материал, который чувствителен к инфракрасному
излучению.
Рисунок 2. Схема
подключения пироэлектрического датчика движения
В момент,
когда теплокровный объект пересекает зону чувствительности
первого сенсора PIR-датчик
генерирует два различных значения излучения. Когда объект выходит из
зоны чувствительности, показания выравниваются. Такие значения измерений двух
датчиков и генерируют импульсы Low и High [3].
Мобильный объект «Варан» (рис. 3) – это универсальный робот
легкого класса, который предназначен для решения ряда функций:
- Проведение разведки объектов и территорий города на наличие взрывчатого устройства;
- При обнаружении ВУ осмотр и исследования объектов, которые располагаются в зданиях, сооружениях, и на местности;
- Уничтожение или загрузка ВУ в специализированный контейнер для перемещения объекта в безопасное место [4];
- Транспортировка к месту проведения операции для диагностирования ВУ.
Рисунок 3. Мобильный объект «Варан»
Рассмотрим из чего состоит «Варан»: гусеничное
транспортное средство, рабочее оборудование (РО), пульт дистанционного
управления.
Транспортное средство один из главных элементов мобильного
робота, корпус которого служит для установки РО, для размещения и защиты
приводов движителя. Тяговые характеристики и проходимость гусеничного движителя
значительно расширяют функциональные возможности и область применения робота. Тяговые
характеристики решают проблемы с доставкой тяжелого рабочего оборудования и
транспортирования грузов [5]. Благодаря высокой проходимости «Варан» способен
преодолевать водные преграды до
Для работы с исследуемыми предметами и фиксацией
оборудования используется манипулятор в пятью ступенями свободы и схватом
на конечном звене. За счет высокой грузоподъемности манипулятор способен
перемещать большие объекты, освобождать пространство для поиска и
обезвреживания ВУ.
Робот управляется с переносного пульта управления, на
нем расположены органы управления, также показано состояние среды, с которой имеет
дело робот, оператор осуществляет дистанционное управление роботом на удалении
до
Проанализировав существующие виды АМО, возможно создание
мобильного взрывотехнического комплекса, который
объединил бы в себе основные преимущества каждого образца, скорость, простоту
обслуживания, проходимость, многофункциональность.
В дальнейшем планируется усовершенствовать конструкцию
робота-вездехода для повышения качества поисковых работ путем внедрения в него
таких функций как:
- Ориентация АМО (переход к целевой точки под определенным углом);
- Алгоритм поиска кратчайшего пути (оптимизация маршрута);
- Алгоритм обхода препятствий.
Список литературы:
- Муромцев Д.И., Шматков В.Н. «Интернет Вещей: Введение в программирование на arduino» – СПб: Университет ИТМО, 2018. – 36 с
- Хоровиц П., Хилл У. Х80. Искусство схемотехники: 2-е изд. М.: изд-во БИНОМ, 2014.704с.
- Ключев В. И. Теория электропривода: учеб. Для вузов. 2-е изд. Перераб. И доп. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.
- Маслов, О.А. Мобильные роботы для обнаружения и уничтожения ВУ / О.А. Маслов // Специальная техника. – 2005. – № 5.
- Проектирование и изготовление высокопроходимых мобильных роботов специального назначения с использованием современных САПР / О.В. Маслов, А.Д. Пузанов, К.И Куванов, О.В. Платов // CAD/CAM/CAE Observer. – 2005. – № 2(20), 3(21).
Комментарии: