Шасси для робота

Наземные

Наземные роботы, особенно на колесах – это самые популярные мобильные роботы среди начинающих, так как они обычно требуют меньше инвестиций. Самый сложный тип роботов человекоподобное существо (похожее на человека), так как требует много степеней свободы и синхронизация движения многих моторов, и использует множество датчиков.

Мобильные роботы на колесах

Самый популярный метод, обеспечивающий подвижность робота и использующийся для передвижения роботов разных размеров и роботизированных платформ. Колеса могут быть любого размера, от нескольких сантиметров до 30 см и более. Настольные роботы, как правило, имеют маленькие колеса, обычно около 5 см в диаметре. Роботы могут иметь любое количество колес, хотя 3 и 4 являются наиболее распространенными.

Обычно трехколесный робот использует два колеса и шаровую опору на другом конце. Более сложные двухколесные платформы для робота могут использовать гироскопическую стабилизацию.

Это более редко встречается, так как колесный робот не может для поворотов использовать ничего, кроме управления заносом (как у танка). Реечное рулевое управление, например, как у автомобиля требует слишком много деталей, сложность и затраты перевешивают преимущества.

Четырех и шести колесные роботы имеют преимущество при использовании нескольких приводных двигателей. Каждый из которых подключен к одному колесу, что уменьшает скольжение. Также колеса могут дать роботу значительное преимущество в мобильности.

  • Преимущества — низкая стоимость по сравнению с другими методами, простой дизайн и конструирование. Дополнительно богатство выбора — шесть колес или более могут конкурировать с системой на гусеницах. Отличный выбор для начинающих
  • Недостатки — может потерять тягу (скольжение), малая площадь контакта. Прежде всего под каждым колесом находится небольшая прямоугольная площадка или линия для контакта с землёй.

Мобильные роботы на гусеницах

Платформа для робота на гусеницах используются в моделях по типу танка. Гусеницы не обеспечивают дополнительную “силу” (крутящий момент). Прежде всего они уменьшают скольжение и более равномерно распределяют вес робота.

Следовательно это делает их полезными на рыхлых поверхностях, таких как песок и гравий. Кроме того, трек-системы с определенной степенью гибкости могут лучше соответствовать неровной поверхности. Наконец, большинство людей сходятся в том, что гусеницы танков также добавляют роботу “агрессивный” вид.

  • Преимущества — постоянный контакт с землей предотвращает скольжение, которое может быть у колес. Равномерно распределенный вес помогает использовать робота на различных поверхностях. Наконец, робот может быть использован для увеличения дорожного просвета робота без использования больших колес.
  • Недостатки — при повороте возникает боковое усилие, которое действует на поверхность. Это может привести к износу гусениц. Так звездочка, используемая для гусениц, может существенно ограничить количество двигателей, которые могут быть использованы. Почти всегда приводит к повышенной механической сложности соединений и натяжению гусениц.

Шагающие роботы

Постоянно увеличивается количество роботов, которые используют ноги для передвижения. Ноги часто предпочитают для роботов, которые должны ориентироваться на очень неровной местности. Большинство любительских роботов разрабатываются с шестью ногами. Платформ для робота с ногами позволяет роботу быть статически уравновешенным за счет сохранения равновесия все время на трех ногах.

Вторые роботы требуют “динамическую стабильность”. Это означает, что если робот перестает двигаться на полушаге, то он может упасть. Исследователи проводили эксперименты с моноподом – одноногая прыгающая конструкция. Хотя на двух, четырех и шести ногах являются самыми популярными.

  • Преимущества — ближе к органическим или естественным движениям. Потенциально могут преодолеть большие препятствия и идти по сильно пересеченной местности
  • Недостатки — повышенная механическая, электронная и программная сложность — не самый простой способ в робототехнике. Прежде всего нужен малый размер батареи, несмотря на увеличение потребности в электроэнергии. Высокая стоимость конструирования.

Летающие роботы

Автономный беспилотный летательный аппарат является очень привлекательным и полностью соответствует возможностям многих конструкторов. Однако преимущества создания автономных беспилотных летательных аппаратов, особенно если вы новичок, еще не перевешивают риски.

При рассмотрении летательного аппарата, большинство тех, кто занимается робототехникой, все-таки используют существующие коммерческие решения. Это модели с дистанционным управлением самолета.

Беспилотные летательные аппараты, созданные профессионально, в основном используются для военных нужд.Они были изначально полуавтономные. Хотя в последние годы все чаще используются полностью автономные беспилотные летательные аппараты.

  • Преимущества — радиоуправляемые самолеты существуют уже на протяжении многих десятилетий. Есть большие сообщества любителей. Они отлично подходят для наблюдения.
  • Недостатки — все инвестиции могут быть потеряны в одной аварии.

Плавающие роботы

Растет число любителей, институтов и компаний которые разрабатывают беспилотные подводные аппараты. Много препятствий еще предстоит преодолеть, чтобы сделать подводных роботов привлекательным для более широкого роботизированного сообщества. Хотя в последние годы несколько компаний предлагают роботов по очистке бассейнов.

Подводные аппараты могут использовать балласт (сжатый воздух и затопление отсеков), двигатели, хвост и плавники или даже крылья, для погружения. Надводные модели – это, как правило, различные радиоуправляемые лодки и катера.

  • Преимущества — большая часть нашей планеты — это вода, так что можно проводить много исследований и совершать новые открытия. Их дизайн почти всегда уникален и испытания можно проводить в бассейне.
  • Недостатки — робота можно потерять многими способами (затопление, утечка, запутался…). Следовательно нужна хорошая защита большинства электронных частей от проникновения воды. Наконец глубины свыше 10 метров и более могут потребовать значительных вложений в исследования. Очень мало робототехнических сообществ может оказать помощь. Почти всегда ограниченные возможности беспроводной связи.

Комбинированные мобильные роботы

Ваша идея для создания робота может не относиться ни к одной из вышеперечисленных категорий. Возможно она может состоять из нескольких различных функциональных секций. Еще раз отметим, что данное руководство предназначено для мобильных роботов. Оно не годится для стационарных роботов или стационарных конструкций (кроме манипуляторов и захватов).

Целесообразно учитывать при построении гибридной конструкции использование модульного дизайна. Особенно актуально чтобы каждая функциональная часть могла быть снята и проверена отдельно. Разные проекты могут включать роботов на воздушной подушке, змееподобные конструкции и многое другое.

  • Преимущества — проектируется и конструируется для удовлетворения конкретных потребностей и является многозадачным. Дополнительно может состоять из модулей, следовательно способно привести к повышенной функциональности и универсальности.
  • Недостатки — возможна повышенная сложность и стоимость. Отдельные детали должны быть специально спроектированы и изготовлены.

Практический пример

В нашем случае, мы выбрали для построения робота, который обеспечит высокий уровень изучения робототехники. Это будет программируемая колесная платформа, которая может вместить различные датчики и захваты.

Для того чтобы сократить расходы, мы решили построить небольшого настольного робота, который будет способен перемещаться в помещении и на столах. Робот будет иметь небольшой вес, и иметь два колеса и шаровую опору.

Далее нам нужно будет выбрать двигатели для нашего робота, чтобы обеспечить передвижение и работу захватов.

Предназначение

Предназначен для разведки (при размещении РЛС, тепловизоров, дальномеров, видеокамер, спецсредств для обнаружения различных веществ), обнаружения и поражения различных целей (при размещении пулемётов, гранатомётов, ПТРК), огневой поддержки войсковых подразделений, патрулирования и охраны объектов. Может ставить дымовые завесы, дистанционное минирование и разминирование (при размещении минного заградителя или трала), доставлять грузы на небольшие расстояния, проводить аудиопропаганду (при размещении устройств воспроизведения и громкоговорителей).

Достоинства

  • Теоретическая база. Снижение потерь и другие преимущества, включая превосходство над противником.
  • Элементная база. Не слишком высокая цена.

Недостатки

  • Теоретическая база. В условиях интенсивного противодействия телетанки практически бесполезны даже для эпизодического применения. Что подтверждается их крайне ограниченным применением на протяжении многих десятилетий. Плохая «геометрическая проходимость» даже для крупных образцов. Слабые возможности относительно БПЛА при сопоставимой и даже большей стоимости.
  • Элементная база. Ничтожность защиты. Малая проходимость и мобильность. Полуавтономнные роботы появились после 2000 года. Никакой робот не может принять эффективное решение о действительности боевой цели до того как будет обстрелян.

История сухопутных беспилотных платформ

В 1929—1930 годах Советский Союз провел испытания доработанного лёгкого французского танка «Рено-ФТ», на который была установлена аппаратура телеуправления. После испытаний было принято решение о целесообразности продолжения разработки темы телеуправления по радиоканалу. Широкую известность подобные машины получили вновь уже после 2000 года.

Принципиально все платформы зависимы как и БПЛА от оператора, и практически не обладают каким либо мышлением. И не обладают алгоритмами самостоятельности в отличие от ряда БПЛА тяжёлого класса (потеря управления означает гибель машины). В 2007 в Южной Корее начата разработка робота с обрывочными элементами самостоятельности для нужд пограничной службы.

Ожидается принятие на вооружение ряда сухопутных платформ. Некоторые модели использовались или используются за рубежом.

В 2008 появился робот способный ходить по ровной поверхности шагающим способом.

  • Россия /СССР различные комплексы ПВО в плане ведения боевых действий являются полностью автоматизированными и самостоятельными. Человек только подтверждает команду на обстрел цели. В отличие от аналогов за рубежом. Но такие роботы не имеют никакого отношения к сухопутным роботам.
  • США. Робот пёс для перевозки грузов, программа свёрнута после испытаний в Афганистане в боевых условиях. Проведена успешная попытка дооборудования колонны машин и их движения по дороге в колонне и условно самостоятельно в дружественной среде. Совокупные боевые потери различных роботов составили около 300 и было спасено около 500 жизней солдат в боевых условиях Афганистана и Ирака.
  • Израиль. Относительно крупная машина для нужд пограничной службы, собственное поведение на маршруте, приборы наблюдения и вооружение. Используется очень ограниченно длительное время в условиях затяжного вооружённого конфликта низкой интенсивности. Самостоятельно движущийся и автономный боевой робот создан, но для действий на море.

> См. также

  • Боевой робот
  • Телетанк
  • Самоходная мина «Голиаф»
  • Устройство телеприсутствия
  • Платформа-Арго