Моделирование взаимодействия мобильного робота и опорного основания с помощью алгоритмов пересечения многогранников
Авторы: Стадухин А.А.
Опубликовано в выпуске: #12(60)/2016
DOI: 10.18698/2308-6033-2016-12-1561
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Роботы, мехатроника и робототехнические системы
Выдвинуто предложение представлять элементы транспортной машины и профиль грунта в виде многогранников и исследовать их пересечение с применением известных алгоритмов - GJK (Gilbert-Johnson-Keerthi), EPA (Expanding Polytope Algorithm) и CA (Clipping Algorithms), так как при моделировании взаимодействия ходовой части транспортной машины с опорным основанием исследователи часто оставляют без внимания геометрические формы контактирующего элемента и профиля грунта, исследуя "точечный контакт". Приведены краткие описания алгоритмов и их адаптация для рассматриваемого применения. Показан способ разбивки трассы на выпуклые многогранники, необходимый для работы алгоритмов. Продемонстрированы результаты моделирования простой механической системы в среде MATLAB. Приведен пример моделирования движения мобильного робота с колесно-шагающей ходовой частью по лестнице. Перечислены основные трудности применения рассматриваемого способа моделирования.
Литература
[1] Дядченко М.Г. Исследование влияния системы подрессоривания боевых гусеничных машин на работоспособность специального оборудования. Дис. ... канд. техн. наук. Москва, МГТУ, 1997, 118 с.
[2] Дядченко М.Г., Котиев Г.О., Наумов В.Н. Основы расчета систем подрессоривания гусеничных машин на ЭВМ. Москва, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, 52 с.
[3] Сарач Е.Б., Стадухин А.А. Математическая модель гусеничного обвода. Наука и образование: электронное научно-техническое издание, 2011 вып. 11. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/245694.html
[4] Стадухин А.А. Моделирование контакта транспортной машины и опорного основания как функции вертикальной координаты. Тр. НАМИ, 2015, вып. 262, с. 65-75.
[5] Bullet Physics Library. Real-Time Physics Simulation. URL: http://bulletphysics.org/wordpress/
[6] Xiaoyun Deng. Robot workcell modeling and collision detection with Matlab robotics toolbox. Master of Science Thesis. Tampere University of Technology, 2012.
[7] Java collision detection and physics engine. dyn4j. Tag: Collision Detection. URL: http://www.dyn4j.org/tag/collisiondetection/
[8] Ермолин Е.Н. Методы определения и разрешения столкновений на полигональных моделях. Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, ИВМиМГ СО РАН, 2011, 155 с.
[9] Дьяков А.С., Рязанцев В.И., Анкинович Г.Г. Решение задач профильной проходимости робототехнического комплекса с колесно-шагающим движителем с помощью математического моделирования. Наука и образование: электронное научно-техническое издание, 2014 вып. 12. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/747961.html
[10] Зеленов В.В., Сарач Е.Б., Смирнов И.А. Повышение устойчивости импульсных систем на колесном шасси при работе на деформируемых грунтах. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, вып. 10. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-10-411
[11] Наумов В.Н., Машков К.Ю., Котиев Г.О. и др. Метод математического моделирования прямолинейного движения роботизированных транспортных средств по деформируемому грунту. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, вып. 11. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-11-467
[12] Универсальный механизм. Моделирование динамики механических систем. URL: http://www.universalmechanism.com/index/download/realtimetrackedvehicles.pdf
[13] Котиев Г.О., Сарач Е.Б. Комплексное подрессоривание высокоподвижных двухзвенных гусеничных машин. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010, 184 с.