Спектр работ, выполняемых антропоморфными [1] робототехническими средствами, постоянно расширяется. Антропоморфные робототехнические платформы непременно займут большую нишу на космических и на планетных объектах.

Данные платформы не нуждаются в высокой степени самостоятельности при принятии решений и могут контролироваться посредством специальных задающих устройств [2] . Антропоморфные роботы обладают кинематикой, аналогичной присущей человеку [3] . Обеспечение устойчивого движения по различным поверхностям предполагает наличие не менее 5 степеней подвижности в каждом из двух опорных модулей. Размещение соответствующего количества приводов вызывает серьезные конструктивные сложности

С целью выявления наиболее рационального варианта построения опорных модулей в ПАО НПО «Андроидная техника» были выполнены работы по созданию двух вариантов модулей.

Исследовались вопросы компоновки силовой части и эффективности использования систем передачи движений. Движение может быть обеспечено от двигателей с вращающимся или движущимся поступательно звеном.

Система передачи движения с вращающимся двигателем может быть выполнена в двух версиях: с соосным и параллельным расположением вала двигателя и оси поворота выходного звена. Первый подход используется достаточно активно и реализован, в частности, в конструкциях: Asimo, HRP, HRP2+, Hubo, Thormabg, Thormang 2 , в собственных решениях в АR – 600, АR – 601.

В опорных модулях наиболее нагруженной степенью подвижности обладают шарниры – аналоги коленных суставов. Реализация компактного узла при использовании соосной схемы весьма затруднительна из-за большого диаметра двигателя.

Из-за большого диаметра двигателя. Использование параллельной схемы позволило обеспечить передачу крутящего момента от двух двигателей Maxon motor RE 40 148877 (48V, 150 W, 7590 об/мин) [3] на одно выходное звено 2F (рис. 1, а) через ременную передачу и волновой редуктор Harmonic drive (CSD 25, U = 100) [4] . Движение на выходные звенья 1F , 3F реализовано от индивидуальных двигателей Maxon motor RE 35 285788 (48V, 90 W, 7300 об/мин) [5] .

Альтернативным вариантом схемы построения привода является использование в силовой части по ступательно движущегося звена – штока гидроцилиндра. Это позволяет использовать известные преимущества гидроприводов.

Проработанный и реализованный вариант представлен на рис. 2. Принятые обозначения совпадают с использованными на рис. 1.

На основании сравнения полученных результатов можно утверждать, что использование гидропривода имеет явные преимущества.

Однако следует отметить, что общие массогабаритные показатели робота при наличии гидростанции существенно увеличиваются.

Рис. 1. Опорный модуль с параллельной схемой расположением осей двигателя и выходного вала: а – общая кинематическая схема; б – развернутая кинематическая схема; в – общий вид компоновки приводов

Рис. 2. Опорный модуль с использованием линейных гидроприводов: а – общая кинематическая схема; б – развернутая кинематическая схема; в – общий вид компоновки приводов

При возможности использования вынесенного варианта размещения гидростанции следует отдавать предпочтение опорным модулям с линейным гидроприводом.

Библиографические ссылки

1. Жиденко И., Кутлубаев И. Методика определения сигналов управления антропоморфным манипулятором // Мехатроника. Автоматизация. Управление: теоретический и прикладной научно-технический журнал / под ред. Н. Б. Филимонова. 2014. № 5. С. 41–46.

2. Создание и исследование робототехнической системы с интерактивным управлением / А. А. Богданов, В. Б. Сычков, И. Г. Жиденко, И. М. Кутлубаев // Решетневские чтения : материалы XVI межунар. науч. конф. (7–9 ноября 2012, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. Ч. 1. С. 230–231.

3. Обоснование выбора структурной схемы роботов космического исполнения / А. А. Богданов, В. Б. Сычков, И. Г. Жиденко, И. М. Кутлубаев // Решетневские чтения : материалы XVII межунар. науч. конф. (12–14 ноября 2013, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 278–280.

4. Электронный каталог компаний Maxon motor [Электронный ресурс]. URL: http://www.maxonmotor.com/.. (дата обращения: 07. 09. 2015).

5. Электронный каталог компаний Harmonic drive [Электронный ресурс]. URL: http://www.harmonicdrive.net (дата обращения: 07.09.2015).

6. Электронный каталог компаний Maxon motor [Электронный ресурс]. URL: http://www.maxonmotor.com/../a> (дата обращения: 07.09.2015).