Управление реконфигурацией робота методом активного сканирования и стратегией насыщения

Abstract

Объектом исследования выступает мобильный реконфигурируемый робот с гибридным колесно-гусеничным движителем, обладающий способностью трансформировать кинематическую структуру шасси для преодоления высоких вертикальных препятствий. Актуальность работы обусловлена необходимостью обеспечения надежного функционирования механизмов трансформации при использовании бюджетной компонентной базы. В работе решается задача синтеза системы управления, устойчивой к аппаратным ограничениям (зоны нечувствительности, люфты) и нелинейностям приводов. Предложен оригинальный метод активного вертикального сканирования («Stopand-Scan»), который позволяет компенсировать физические ограничения стандартных ультразвуковых сенсоров, такие как широкая диаграмма направленности и зеркальное отражение. Метод базируется на анализе градиента дистанции при вертикальном перемещении датчика, что обеспечивает достоверное определение геометрических параметров препятствий. Особое внимание уделено управлению линейными актуаторами с червячной передачей, характеризующимися значительным сухим трением. Синтезирован закон управления с использованием высоких коэффициентов усиления в режиме насыщения, позволяющий компенсировать зону нечувствительности привода без потери устойчивости. Результаты математического моделирования и натурных испытаний подтверждают, что предложенный подход обеспечивает минимизацию статической ошибки позиционирования и способствует повышению общей проходимости робота.