Анализ вращения поворотных колёс мобильного робота с дифференциальным приводом

Рассмотрены математические модели управления центрально ориентируемыми и нецентрально ориентируемыми поворотными колёсами мобильного робота. На основании анализа кинематики мобильного робота получены зависимости угла поворота заднего и переднего свободного колеса от угловых скоростей правого и левого дифференциально приводимого ведущего колеса. Для конкретного мобильного робота с определёнными кинематическими параметрами построены графики зависимостей угла поворота свободных колёс от радиуса поворота каждого колеса и графики зависимостей угла поворота свободных колёс от угловых скоростей ведущих колёс. Полученные результаты позволили установить закономерность между углом поворота кастор колёс и конструктивными характеристиками робота. Определённый диапазон угловых скоростей ведущих колёс в соответствии с предельными значениями углов поворота кастор колёс позволяет учитывать полученные математические модели для повышения устойчивости движения мобильного робота.

1. Павлюковец С.А. К вопросу управления мобильным роботом с колесами всенаправленного типа / С.А. Павлюковец [и др.] // BIG DATA и анализ высокого уровня = BIG DATA and Advanced Analytics : сборник научных статей IX Международной научно-практической конференции, Минск, 17–18 мая 2023 г. : в 2 ч. Ч. 2 / Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники; редкол.: В. А. Богуш [и др.]. – Минск, 2023. – С. 94-102.

2. Кампион, Г. Структурные свойства и классификация кинематических и динамических моделей колесных мобильных роботов / Г. Кампион, Ж. Бастен, Б. д’Андреа-Новель // Нелинейная динамика. – 2011. – Т. 7, № 4. – С. 733-769.

3. Beregi, S., Takacs, D., Gyebroszki, G. [et al.] Theoretical and experimental study on the nonlinear dynamics of wheelshimmy / Sandor Beregi, Denes Takacs, Gergely Gyebroszki, Gabor Stepan // Nonlinear Dynamics 98. – December, 2019. – Pр. 25812593.

4. Schwab A.L., Meijaard J.P. Dynamics of Flexible Multibody Systems with Non-Holonomic Constraints: A Finite Element Approach / Schwab, Arend L., Jacob P. Meijaard // Multibody System Dynamics 10. – August 2003. – P. 107-123.

5. Nemade A. Optimization and Analysis of a Caster Bracket / Amit Nemade // International Journal of Science and Research (IJSR). Vol. 9, Issue 3 (2020). – March 2020. – Pр. 1180-1185.

6. Shabalina K. Comparative analysis of mobile robot wheels design / K. Shabalina, A. Sagitov, E. Magid // 2018 11th International Conference on Developments in eSystems Engineering (DeSE), Cambridge, 02–05 September / IEEE. – Cambridge, 2018. – Pр. 175-179.

7. Tian Zhiyu. Trajectory Tracking for Wheeled Mobile Robots Considering the Castor Wheel’s Torsion Angle Disturbance / Tian Zhiyu, Liu Xiaoping, Wang Gang, Zhao Yunlong, Li Xinghua // Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications. – 2022. – Vol. 45, No. 1. – Pр. 94-101. (in Chinese)

8. Beniak, R. Trajectory tracking of a tri-wheel mobile robot using the castor wheel's twist angle / R. Beniak, T. Pyka // 2019 24th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), Miedzyzdroje, 26–29 August / IEEE. – Miedzyzdroje, 2019. – Pр. 281-285.

9. Beniak, R. Infl of PWM to trajectory accuracy in mobile robot motion / R. Beniak, T. Pyka // Journal of Automation, Mobile Robotics and Intelligent Systems. – 2012. – Vol. 6, No. 4. – Pр. 50-56.

10. Капитанюк, Ю.А. Разработка системы траекторного управления мобильным роботом с роликонесущими колесами / Ю.А. Капитанюк, А.А. Капитонов, С.А. Чепинский // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – №2 (90). – 2014. – 2014. – С. 65-71.