Рис.1. Примерная кинематическая схема трехзвенной лапы робота паука.
Автор: Илья Чех.
Источник: W.E.A.S. Robotics.
В прошлой статье цикла мы познакомились с различными проектами паукообразных роботов. Теперь начнем более подробное изучение особенностей конструкции и кинематики таких роботов.
Существует две наиболее распространенные конструкции лапы паука: двухзвенная и трехзвенная (рис. 1). Конструктивно отличаются они наличием/отсутствием среднего звена (звено Femur на рис).
Рис.1. Примерная кинематическая схема трехзвенной лапы робота паука.
Двухзвенная конструкция конечности снижает количество необходимых сервомоторов, ощутимо уменьшает массу робота и упрощает систему управления. Однако при этом у такой конструкции существенно меньше так называемое «рабочее поле» лапы, т.е. уменьшается пространство, до которого робот может дотянуться лапой, и высота подъема «ступни». Кроме того, движение трехзвенной конечности выглядит более живым и интересным.
Далее будем рассматривать только трехзвенное конструктивное исполнение лап. Как видно из рисунка выше, движение лапы обеспечивают три сервомотора. Один из них осуществляет поворот лапы относительно вертикальной оси (регулирует длину шага), а два остальных – относительно горизонтальных осей (регулируют высоту подъема стопы при шагании и общий «клиренс» робота).
При серьезном подходе к проектированию конечности гексапода размеры каждого звена следует просчитывать таким образом, чтобы обеспечить максимально возможные рабочие углы. Самый простой способ добиться такой оптимальности – это создать трехмерную модель робота, задав все необходимые степени свободы соединениям и проверить, как будут двигаться элементы лапы в различных режимах движения. На таком достаточно наглядном примере вы сразу увидите, как наиболее удобно можно спроектировать конечность.
Таким образом, первым шагом при создании робота паука является кинематический анализ выбранной вами конструкции. Конечная цель подобного анализа – обеспечить каждой конечности максимально возможное «рабочее поле» (рис.2), что в конечном счете повлияет на плавность и скорость движения робота, а также на его энергопотребление.
Рис.2. Расчет рабочего поля лапы робота-паука «Архон».
В следующей статье цикла мы ознакомимся с основами и особенностями разработки конструкции паукообразных роботов, а также узнаем о материалах, применяемых при изготовлении подобных роботов.