МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ–ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» ФАКУЛЬТЕТ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕФЕРАТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ РУКОВОДИТЕЛЬ Преподаватель 13.10.2020 А.И. Савельев должность, уч. степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия РЕФЕРАТ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ РОБОТОВ RESCUE по дисциплине (РТК): Инженерный гараж РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГР. № С014 13.10.2020 А.А. Неклеса подпись, дата инициалы, фамилия Санкт-Петербург 2020 1 СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………..... 3 1 Типы ходовых частей роботов Rescue………………………................ 4 2.1 Привидение примеров и описание роботов Rescue Кубок РТК…. 8 2.2 Сравнительная таблица…………………………………………....... 14 3 Привидение примеров роботов Rescue ЦНИИ РТК………………… 14 3.1 Описание……………………………………………………………... 15 Заключение………………………………………………………………. 16 Список использованных источников…………………………………... 17 2 ВВЕДЕНИЕ Мы живем в мире природных, техногенных, социальных и других опасностей, которые часто угрожают нашему здоровью и жизни. При возникновении чрезвычайных ситуаций люди проводят аварийноспасательные и другие неотложные работы, направленные на спасение жизни и сохранение здоровья людей, а также на снижение размеров ущерба окружающей среде и материальных потерь. В современном мире с техническим развитием человечество научилось избегать бедствий, изобретая всё новые и новые средства защиты от негативных факторов. Вместе с характером чрезвычайных ситуаций изменился и способ их ликвидации, проведения спасательных работ. Технологические достижения в области аварийно-спасательных работ представляют собой роботизированные технологии, которые могут в автономном режиме проводить поисково-спасательные операции при авариях как техногенного, так и природного происхождения. Всё большего применения в ликвидации ЧС набирают ползающие, карабкающиеся и бегающие роботы, которые спасают жизни людей. Роботы Rescue способны быстро действовать в непредсказуемой и опасной среде. Их системы видения, связи и движения работают в самых напряженных условиях дыма, пыли и огня в зоне бедствия. Цель реферата – описать, сравнить, выявить недостатки и преимущества, а затем выделить лучшую концепцию ходовой части роботов Rescue. Для достижения поставленной цели необходимо реализовать следующие задачи: выделить типы ходовых частей, привести примеры применения данных категорий в соревновательной дисциплине Кубок РТК, выявить недостатки и преимущества данных примеров, составить сравнительную таблицу исходя из оценки приведённых образцов, 3 привести профессиональные примеры применения данных типов при разработке и внедрении в ЦНИИ РТК, выявить недостатки и преимущества данных примеров, выделить лучший тип ходовой части из приведенной статистики и аналитики в сравнительной таблице. Преимущества и недостатки ходовых частей роботов Rescue, выявленные при аналитике и составлении статистики на предоставленных примерах, позволят выбрать правильное направление в разработке концепции надёжной и универсальной ходовой части способной на преодоление препятствий в условиях пересеченной местности и урбанизированной среды, а также последствия катастроф. Реферат состоит из введения, Х глав, списка использованных источников. 1 Типы ходовых частей роботов Rescue В робототехнике используется ряд ходовых частей различных типов. Все они имеют преимущества и недостатки. Ниже описываются наиболее распространенные из них. Существует 9 типов ходовых частей: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 4х4 4х4 Зависимая подвеска 4х4 Независимая подвеска 6х6 6х6 Зависимая подвеска 6х6 Независимая подвеска Гусечная 1 секции Гусечная 2 секции Гусечная 3 секции 4х4 – полный привод. Работают 4 колеса из 4, то есть крутящий момент передается на все колеса, из имеющихся. Колеса жестко взаимодействуют с основной конструкцией. 4 м 4х4 – полный привод. Зависимая подвеска – это подвеска, где ось жестко связывает между собой два колеса. 4х4 – полный привод. Независимая подвеска – это самый распространенный вид подвесок, которые отличаются от зависимых тем, что колеса на одной оси не имеют такой жесткой связи, перемещение одного колеса не влияет на другое, либо влияет, но совсем немного. 6х6 – полный привод. Работают 6 колес из 6, то есть крутящий момент передается на все колеса, из имеющихся. Колеса жестко взаимодействуют с основной конструкцией. 5 6х6 – полный привод. Зависимая подвеска – это подвеска, где ось жестко связывает между собой два колеса. 6х6– полный привод. Независимая подвеска – это самый распространенный вид подвесок, которые отличаются от зависимых тем, что колеса на одной оси не имеют такой жесткой связи, перемещение одного колеса не влияет на другое, либо влияет, но совсем немного. Гусеничный движитель — движитель самоходных машин, в котором тяговое усилие создаётся за счёт перематывания гусеничных лент. Гусечная 1 секция – это такой тип ходовой части при которой вращательный момент передаётся на замкнутую гусеничную ленту, которая в свою очередь применяется в гусеничном движитиле. Гусечная 2 секции – это тип ходовой части, которая способна трансформироваться в зависимости от сложности участка, который нужно пройти. 2-х модульная гусеничная лента. 6 Гусечная 3 секции – это тип ходовой части, которая способна трансформироваться в зависимости от сложности участка, который нужно пройти. 3-х модульная гусеничная лента. 7 2.1 Приведение примеров и описание роботов Rescue Кубок РТК 1) 4х4 Четырехколёсный робот с жесткозакреплёнными колёсами, полноприводный. Колёса большого диаметра создают достаточный клиренс, чтобы робот не сел на дно. Большое межосевое расстояние придаёт роботу устойчивость. Из-за большого расстояния от оси до оси колёс создаётся так называемый ”пробел”, который может привести его в неподвижное состояние, что является главным недостатком данного типа ходовой части. Преимущества: несложная конструкция, легко эксплуатировать, несложные ремонтные работы, дешевизна изготовления, надёжность, малые габариты, мобильность. Недостатки: малая проходимость и скорость. 2) 4х4 зависимая подвестка 8 Четырехколёсный робот с зависимой подвеской, полноприводный. Колёса большого диаметра создают достаточный клиренс, чтобы робот не сел на дно. Большое межосевое расстояние придаёт роботу устойчивость. Из-за большого расстояния от оси до оси колёс создаётся так называемый ”пробел”, который может привести его в неподвижное состояние, что является главным недостатком данного типа ходовой части. Преимущества: увеличенная проходимость, скорость, манёвренность. Малые габариты, мобильность Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления. 3) 4х4 независимая подвестка 9 Четырехколёсный робот с независимой подвеской, полноприводный. Колёса большого диаметра создают достаточный клиренс, чтобы робот не сел на дно. Из-за большого расстояния от оси до оси колёс создаётся так называемый ”пробел”, который может привести его в неподвижное состояние, что является главным недостатком данного типа ходовой части. Плавность движения при таком типе будет максимально комфортной. Преимущества: увеличенная проходимость, скорость, манёвренность, плавность хода, мобильность. Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления, большие габариты. 4) 6х6 Шестиколёсный робот с жесткозакреплёнными колёсами, полноприводной. Большое межосевое расстояние придаёт роботу устойчивость. Колёса большого диаметра создают достаточный клиренс, чтобы робот не сел на дно. Данный тип ходовой части наиболее проходимый, чем его собратья 4х4, из-за наличия средних колёс. Преимущества: проходимость, скорость, манёвренность, надёжность, мобильность. Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления, большие габариты. 5) 6х6 зависимая подвеска 10 Шестиколёсный робот с зависимой подвеске, полноприводной. Большое межосевое расстояние придаёт роботу устойчивость. Колёса большого диаметра создают достаточный клиренс, чтобы робот не сел на дно. Данный тип ходовой части наиболее проходимый, чем его собратья 4х4, из-за наличия средних колёс и подвески. Преимущества: проходимость, скорость, манёвренность, мобильность. Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления, большие габариты. 6) 6х6 независимая подвеска 11 Шестиколёсный робот с зависимой подвеске, полноприводной. Большое межосевое расстояние придаёт роботу устойчивость. Колёса большого диаметра создают достаточный клиренс, чтобы робот не сел на дно. Данный тип ходовой части наиболее проходимый, чем его собратья 4х4, из-за наличия средних колёс и подвески. Преимущества: проходимость, скорость, манёвренность, мобильность. Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления, большие габариты. 7) гусеничная секция 12 Гусеничный робот с 4-мя приводами. Большие гусеницы создают устойчивою конструкцию. Частые грунтозацепы положительно влияют на его проходимость. Пластиковые гусеницы очень ненадёжны, но универсальные и дешевые. Преимущества: высокая проходимость, манёвренность, мобильность Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления, большие габариты, ненадёжно. 8) 2 гусеничные секции Гусеничный робот с 4-мя приводами. Имеет 4 вспомогательных электромотора для перемещения его гусельных модулей. С помощью данной 13 особенности он может преодолевать такие участки, какие его колёсным собратьям не преодолеть. Преимущества: высокая проходимость, манёвренность, мобильность. Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления, большие габариты, ненадёжно. 9) 3 гусеничные секции Гусеничный робот с 2-мя приводами. Имеет 2 вспомогательных электромотора для перемещения его гусельных модулей. С помощью данной особенности он может преодолевать такие участки, какие его колёсным собратьям не преодолеть. Преимущества: высокая проходимость, манёвренность, мобильность. Недостатки: сложно спроектировать, изготовить и эксплуатировать, дороговизна изготовления, большие габариты, ненадёжно. 14 2.2 Сравнительная таблица (10 бальная) Критерии оценки Типы ходовых частей 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) Проходимость 3 4 5 5 6 7 3 9 10 Габаритность 1 2 3 5 6 7 5 9 8 Мобильность 5 5 5 7 7 7 4 9 10 Надёжность 10 8 6 9 7 5 6 5 4 Уникальность 3 4 6 3 5 7 3 9 10 Вес 4 5 6 5 6 7 4 6 8 Распространённость 10 6 6 10 8 8 10 5 3 Среднее значение 5,14 4,85 5,28 6,14 6,28 6,85 8 7,4 7,57 3 Приведение примеров роботов Rescue ЦНИИ РТК “Капитин” 15 “Курсант” 3.1 Описание Комплекс «КАПИТАН» - самая передовая разработка ЦНИИ РТК в линейке малогабаритных робототехнических платформ, по своим тактикотехническим характеристикам не уступающая лучшим зарубежным и отечественным аналогам. «КАПИТАН» предназначен для проведения разведывательных, досмотровых, взрывотехнических операций в составе специальных подразделений различных служб и ведомств. «КУРСАНТ» - малогабаритная робототехническая платформа среднего класса, предназначенная для проведения дистанционной аудио-визуальной разведки и досмотровых мероприятий, обследования потенциально опасных предметов. 16 Заключение Хотя некоторые роботы могут выполнять поставленные задачи, не изменяя свое местоположение, зачастую от роботов требуется способность перемещаться из одного места в другое. Для выполнения данной задачи роботу необходима ходовая часть. Ходовая часть представляет собой приводное средство перемещения. Роботы-гуманоиды оснащены ногами, тогда как ходовая часть практически всех остальных роботов реализована с помощью колес. Ходовая часть является главным механическим и конструктивным компонентом в робототехнических комплексах типа Rescue. В зависимости от поставленной задачи можно выделять разные типы ходовых частей для разработки и изготовления. Решение задачи должно быть обосновано требованиями технической документации. Каждый тип имеет свои недостатки и преимущества, но в совокупности моего исследования я могу сделать вывод, что они все по своему хороши и качественны. Но фаворитами являются 1 и 2х секционные гусеничные платформы. 17 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Регламенты, правила, полгон, фотографии. Свободная энциклопедия. Режим доступа: https://cup.rtc.ru/ 2. Теоретическая информация. Свободная энциклопедия. – Режим доступа: https://robotics.ua/shows/modernity/1013saved_our_lives_rescue_robots_to_help_people 3. Типы ходовых частей роботов Свободная энциклопедия. – Режим доступа: http://vex.examentechnolab.ru/lessons/unit_9_drivetrain_design/94/ 4. Полезная информация. Свободная энциклопедия. – Режим доступа: http://roboticslib.ru/books/item/f00/s00/z0000025/st008.shtml 18
