Всероссийская олимпиада школьников

Всероссийская олимпиада школьников

«Шаг в будущее, Космонавтика»

 

 

Разработка и создание системы управления остойчивостью модели одноосного планетохода

 

Автор: Кильчуков Артур Альбертович,

Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, 9 класс,

Государственное казенное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«Республиканский центр научно-технического творчества учащихся»

Научный руководитель: Хамуков Ю.Х., канд. физ.-мат. наук, с.н.с. Института информатики и проблем регионального управления Кабардино-Балкарского научного центра РАН.

 

 

Москва

2013 г.

Содержание

Введение

Глава 1. Современные разработки шасси для планетоходов

1.1. Обзор традиционных шасси, их преимущества и недостатки

1.2. Нетрадиционные конструкции для планетоходов. Одноосные шасси

Глава 2. Структурная схема модели планетохода. Конструкции основных структурных элементов модели. Сенсорная система модели.

2.1. Одноосные транспортные средства, основанных на принципах управления состоянием прямого и обратного физических маятников.

2.2. Кинематическая схема конструкции модели одноосного планетохода на основе комплекта Lego..

2.3. Конструкции и технические характеристики сенсоров модели.

Глава 3. Конструкции приводов агрегатов модели.

3.1. Кинематическая схема привода маршевых колес модели.

3.2. Конструкция привода колес модели.

3.2.1. Описание и конструкция привода на основе зубчатой передачи вращательного момента между смещающимися валами.

3.2.2. Описание и конструкция привода колес на основе гибкой тросовой системы.

3.2.3. Описание и конструкция привода колес модели на основе зубчато-ременной передачи с переменной длиной ремня.

3.2.4. Конструкция привода устройства управления смещением кабины.

Глава 4. Изготовление модели и проведение испытаний системы управления остойчивостью.

Выводы и заключения.

Список использованной литературы.

Использованное программное обеспечение.

 

Разработка и создание системы управления остойчивостью модели одноосного планетохода

Кильчуков Артур Альбертович,

Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, 9 класс,

Государственное образовательное учреждение дополнительного образования детей

«Республиканский центр научно-технического творчества учащихся»

Введение

Работа относится к техническому конструированию и моделированию. Конкретно – к созданию модели автономного мобильного исследовательского робота-планетохода для космических экспедиций.

Эффективность подобных систем лимитируется их мобильностью, то есть, способностью к осуществлению глобальных перемещений собственных эффекторов. В свою очередь, мобильность роботов определяется управляемостью, маневренностью и проходимостью транспортной платформы, на которой робот агрегатирован.

В нашей работе в качестве шасси транспортной платформы мы используем двухколейную двухколесную платформу (далее – одноосное шасси). Такое шасси имеет следующие преимущества перед другими:

· машина - транспортное средство с одноосным шасси - имеет минимум избыточных связей с окружающей средой, что обуславливает наибольшую управляемость и наблюдаемость перемещения машины по местности по сравнению с машинами на других шасси;

· машина обладает состоянием статической остойчивости, то есть, не тратит энергию на поддержание остойчивости в неподвижном состоянии.

Но у таких шасси есть существенный недостаток - маятниковое раскачивание кабины в динамических режимах движения из-за некомпенсированного реактивного момента на кабине [1]. Для преодоления этого момента мы создаем управляемый момент на кабине, компенсирующий реактивный момент от колес. Для этого с помощью специальных кареток и использования гибких тросовых приводов, обеспечивающих передачу вращательного момента между валами двигателей и перемещающимися осями колес, создается внутренняя степень свободы в конструкции транспортного средства в виде возможности перемещения кабины относительно оси колес.

Результатом работы будет изготовление модели одноосного планетохода с гибким тросовым приводом колес и динамическим управлением остойчивостью по сигналам сенсорной системы на основе гироскопической системы или датчиков расстояний.

Глава 1. Современные разработки шасси для планетоходов

Постановка цели и задач

В соответствии с полученными в ходе изучения литературы по выбранной теме результатами были выработаны цель и задачи исследования.

Целью проекта является создание модели одноосного планетохода на основе гибкого тросового привода ведущих колес и с динамическим управлением остойчивостью.

Основными задачами данного проекта являются:

• Создание кинематической схемы гибкого тросового привода;

• Создание кинематической схемы ОТС с динамическим управлением остойчивостью с помощью гибких тросовых приводов;

• Проведение серии экспериментов для проверки эффективности системы остойчивости с гибким тросовым приводом;

Рис. 1. Одноосные транспортные средства.

 

Рис. 2. Сегвей

 

 

 

Рис. 3. Maybach DRS

Рис. 4. iMo

Рис. 5. Дизайн-концепт одноосного робота марсохода

Рис. 6. Конструкция движителя с леточными грунтозацепами: 1 – Обод колеса, 2 – ленточные грунтозацепы

А

Б

Рис 7. А – Компоновочная схема модели исследовательского марсохода на одноосном шасси.

Рис. 9. Конструкция сервомотора

Рис. 9. Зубчатые передачи эвольвентного профиля

Рис. 10. Гибкий тросовый привод (привод стеклоподъемника

Всероссийская олимпиада школьников

«Шаг в будущее, Космонавтика»

 

 

Разработка и создание системы управления остойчивостью модели одноосного планетохода

 

Автор: Кильчуков Артур Альбертович,

Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, 9 класс,

Государственное казенное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«Республиканский центр научно-технического творчества учащихся»

Научный руководитель: Хамуков Ю.Х., канд. физ.-мат. наук, с.н.с. Института информатики и проблем регионального управления Кабардино-Балкарского научного центра РАН.

 

 

Москва

2013 г.

Содержание

Введение

Глава 1. Современные разработки шасси для планетоходов

1.1. Обзор традиционных шасси, их преимущества и недостатки

1.2. Нетрадиционные конструкции для планетоходов. Одноосные шасси

Глава 2. Структурная схема модели планетохода. Конструкции основных структурных элементов модели. Сенсорная система модели.

2.1. Одноосные транспортные средства, основанных на принципах управления состоянием прямого и обратного физических маятников.

2.2. Кинематическая схема конструкции модели одноосного планетохода на основе комплекта Lego..

2.3. Конструкции и технические характеристики сенсоров модели.