Návrh a analýza lokomočního subsystému servisního robotu pro pohyb ve členitém terénu

Abstract

Disertační práce se zabývá návrhem a analýzou lokomočního subsystému mobilního servisního robotu, určeného pro pohyb ve členitém terénu. Úvod práce je věnován popisu oblasti zasažené krizovou situací a možnému scénáři zásahu s a bez využití mobilního servisního robotu. Následuje analýza stávajícího stavu v oblasti mobilních servisních robotů určených pro zásahy při krizových situacích. Na základě této analýzy jsou určeny některé parametry budoucího lokomočního subsystému. Na základě dalších požadavků je proveden návrh čtyřkolového lokomočního subsystému mobilního robotu. Tento subsystém je podroben analýze z pohledu možnosti natáčení jednotlivých kol, resp. manévrovacích schopností. Následně je proveden návrh mechanismu pro přenos krouticího momentu z pohonné jednotky na kolo robotu. V dalším kroku je proveden výpočet potřebných výkonů pohonných jednotek při pohybu po nájezdové rampě. Jsou využity vztahy vyplývající z podmínek rovnováhy sil a momentů. Získané hodnoty jsou následně srovnány s výsledky simulace provedené v prostředí softwaru MD ADAMS. Totéž je provedeno pro překážku typu kvádr. V tomto případě je již využíván pokročilejší algoritmus řízení jednotlivých pohonných jednotek, založený na principu momentového řízení. Výsledky simulací jsou opět porovnávány s výsledky výpočtů. Analýza pohybu robotu po schodišti je provedena pouze z pohledu možných kolizí. Závěr práce je věnován konstrukčnímu řešení přední a zadní nápravy podvozku robotu. Jsou nastíněny možnosti řešení problémů vyplývajících z navrženého mechanismu natáčení kol.

Thesis is focused on design of locomotive subsystem of mobile service robot intended for movement in broken terrain. The introduction of thesis is devoted to description of the area affected by crisis situation as well as to description of possible scenario considering an intervention with and without mobile service robot using. Following part of the work is analyzing current state of mobile service robots that are intended for crisis situation solution. On the basis of this analysis there are determined some parameters of expected locomotive subsystem. In accordance with next requirements a design of four-wheel locomotive subsystem of mobile robot is made. This subsystem is analyzed in view of the possibility for individual wheel steering (maneuverability). Next part of the thesis brings the design of mechanism for torque transfer from control section to the wheel of robot. Next step consisted of necessary power determination for drive units that is required for movement on highway ramp. There are used relations resulting from the equilibrium conditions of forces and torques. Obtained values are consequently compared with results of simulation executed in software MD ADAMS. Similar procedure was executed for ashlars obstacle but with more advanced algorithm based on the moment control principle utilization. The results of simulation are again compared to the solved ones. Analysis of robot movement upstairs is done only with focus on possible crash. The conclusion of thesis summarizes design of front as well as rear axletree of the robot chassis. There is suggested possible solution of problem raised from designed mechanism for wheel steering.