Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Проектирование и управление высокодинамичной модульной реконфигурируемой роботизированной системой на ногах

1.1K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/68092

⸱

30 мая 2025 г.

 ,  ,  , 

В этой статье

Краткое содержание

В этой статье мы представляем протокол, позволяющий новичкам воспроизвести высокодинамичную двуногую роботизированную систему и модульного четвероногого робота, состоящего из двуногих как самых маленьких единиц.

Аннотация

Ноженогие роботы обладают исключительной адаптивностью к местности, что делает их идеальной платформой для исследования на открытом воздухе и транспортировки грузов по сложным ландшафтам. Количество и конфигурация ног играют решающую роль в их работоспособности; Тем не менее, большинство современных конструкций являются монолитными, им не хватает гибкости для перенастройки. Протокол, представленный в этой статье, подробно описывает разработку и изготовление модульной роботизированной системы с ногами с надежными возможностями ходьбы и гибкой реконфигурацией между двуногими и четвероногими конфигурациями. Во-первых, различные функциональные модули механически собираются для завершения конструкции двуногой платформы и сборки модульного соединительного устройства. Впоследствии, используя программное обеспечение для отладки, мы настроили инерциальный измерительный блок и двигатели, включая набор идентификатора (ID) контроллера и сети CAN, скорость передачи данных и другие рабочие параметры, чтобы убедиться, что они находятся в правильном рабочем состоянии. Затем мы разработали стратегию управления всем телом и распределенную систему управления, чтобы обеспечить стабильную ходьбу двуногого устройства и скоординированное движение собранной конструкции соответственно. Наконец, мы проверили эффективность системы как на двуногих, так и на четвероногих, что позволило роботу добиться стабильной ходьбы на открытом воздухе.

Введение

Ножные роботы, использующие дискретный опорный механизм, демонстрируют превосходную адаптивность к местности и маневренность 1,2. В последние годы роботы с ногами были задействованы в таких сценариях, как спасательные и поисковые операции, достигнув благоприятных результатов 3,4,5. Одноногие роботы различных конфигураций обладают явными преимуществами для решения различных задач. Двуногие роботы, благодаря своей простой конструкции, могут перемещаться в узких пространствах, но имеют о....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Конструкция машины

  1. Соберите рычажный механизм, корпус и кожух с помощью винтов и крепежных элементов, а затем подсоедините собранный рычажный механизм к шпоночному штифту выходного вала двигателя с помощью крепежных элементов (Рисунок 1).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Нога, которая состоит из рычажного механизма, двигателя, подшипников и т. д., является основным компонентом робота, отвечающим за его движение.
  2. Инициализируйте двигатели с помощью программного обеспечения, предоставленного производителем двигателя. Это включает в себя калибровку датчиков Холла и энкодеров.
  3. Закрепите две собранные ножки пл....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Чтобы проверить эффективность предложенной системы, мы провели испытания ходьбы на открытом воздухе на нескольких участках. Изначально в качестве испытуемого был выбран одиночный двуногий модуль, а тесты движения проводились как на искусственной траве, так и на синтетической трассе. Как показано на рисунке 8, робот продемонстрировал стабильное передвижение на обеих участках местности. Данные о положении и крутящем моменте в суставах робота во время передвижения показаны на

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Предложенный в данной статье модульный робот с ножками предлагает новый взгляд на конструкцию робота на ногах, где реконфигурация и скоординированное движение достигаются за счет комбинации нескольких распределенных модулей ног. Этот подход, представленный в данной статье, был экспериментально проверен, подтвердив его способность к изменению конфигурации и скоординированному движению. Разделы 1, 2, 4 и 5 настоящего протокола представляют собой критические этапы реализации данного проекта.......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.

Благодарности

Авторы выражают свою благодарность г-ну Сяньву Цзэну за его помощь в проведении экспериментов, описанных в данной статье. Эта работа была частично поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (62373223) и Фондом естественных наук провинции Шаньдун (ZR2024ZD06).

....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
АккумуляторYOBOTICShttps://yobotics.cn/
ЭлектромагнитKaka ElectricH25
Электронный компонентJLChttps://yobotics.cn/Включая часто используемые компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.д
IMULORD3DM-GX5-45 
МоторYOBOTICShttps://yobotics.cn/
Модуль управления питаниемJLCP1
Пульт дистанционного управленияLedihttps://yobotics.cn/
МаршрутизаторlinwlanGX30
SPIYOBOTICShttps://yobotics.cn/
Услуги 3D-печатиконструкционных деталейН/ДМ1-1, М1-2, М1-3, М1-4, М1-5, М1-6, У1, У2, ЛХ1, ЛХ2, ЛХ3, ЛХ4
.

Ссылки

  1. Anymal-a highly mobile and dynamic quadrupedal robot. Hutter, M., et al. 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Daejeon, Korea (South), , (2016).
  2. Mit cheetah 3: Design and control of a robust, dynamic quadruped robot. Bledt, G., et al. 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Madrid, Spain, , (1109).
  3. Jung, T., et al. Development of the humanoid disaster res....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Шагающие роботымодульная робототехникареконфигурируемый роботбипедальная платформаквадрупедальный роботуправление всем теломраспределенное управлениеадаптивность к рельефу местностилокомоция роботовконтроллерная сеть (CAN)

Эта статья была опубликована

Видео скоро будет доступно