РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ШАГАНИЯ РОБОТА ТЕТРАПОДА

АННОТАЦИЯ

Представлена реализация алгоритма шагания робота тетрапода.

ABSTRACT

The implementation of the walking algorithm of a tetrapod robot is presented.

Ключевые слова: алгоритм, шагания, реализация, робот, тетрапод, матрицы.

Keywords: algorithm, steps, implementation, robot, tetrapod, matrices.

Программное обеспечение системы управления гексаподом на основе микроконтроллера серии STM32F4 построено с использованием операционной системы реального времени (RTOS) FreeRTOS. Программа разделена на две задачи:

- первая задача предназначена для сканирования органов управления (по аналоговым и цифровым каналам), определения координат перемещаемой ноги и корпуса;

- вторая – для решения дифференциальных уравнений движения точек концов ног и тела и формирования заданий на углы отклонения сервоприводов.

Синхронизация между задачами обеспечивается семафором NewLegsMove и глобальной переменной Moving.

Блок-схемы работы этих задач приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Блок схема программного обеспечения

В задаче 1 происходит инициализация портов-ввода вывода и периферийных устройств микроконтроллера (поз. 1). После ожидания новых задающих сигналов (поз. 2) и при условии отсутствия движения ног по предыдущим (глобальная переменная Moving, поз. 3):

- рассчитываются функции задатчиков интенсивности по каждому каналу управления (поз.4) для плавного нарастания и уменьшения задающего шага;

- осуществляется выбор следующей переносимой ноги (поз.5);

- определяются для текущей j-й переносимой ноги новые координаты, задания на угол поворота корпуса, точка перемещения его центра масс, и координаты вершин безопасного треугольника (поз.6);

Если задающие сигналы равны нулю, то позиция корпуса и угол его поворота обнуляются (поз. 7) для установки робота в исходную позицию (рисунок 1).

Далее освобождается семафор NewLegsMove для запуска задачи 2 по перемещению ног тетрапода (поз. 8).

Блок-схема задачи 2 представлена на рисунке 1.

Для блокировки расчета нового шага выставляется глобальная переменная Moving. Обнуляется семафор NewLegsMove и флаг достижения безопасной зоны SafeTriangle (поз. 2).

Далее рассчитываются приращения по каждой координате управления (поз. 3) и в качестве начальных условий принимаются значения, определенные на предыдущем шаге (поз. 4).

На каждом шаге цикла численно рассчитываются дифференциальные уравнения движения точек касания (поз. 5).

На поз. 6 проверяется достижение заданных координат тела робота. В этом случае приращения перемещений обнуляются.

Проверятся вхождение центра тела в безопасный треугольник (поз. 7) и выставляется флаг SafeTriangle при достижении.

Перемещение ноги осуществляется только после проверки флага SafeTriangle (поз. 8). Решаются дифференциальные уравнения (поз. 9) и осуществляется проверка на достижение заданных координат (поз. 10).

Далее рассчитывается матрица координат P в осях, связанных с плечами каждой ноги, и осуществляется управление сервоприводами (поз. 11).

Окончание работы задачи 2 осуществляется по условию равенства нулю приращений всех координат управления (поз. 12).

Список литературы:

1. Attaching mechanisms and strategies inspired by the spiders’ leg / Alessandro Gasparetto, Renato Vidoni with the cooperation of Vanni Zanotto and Eugenio Brusa
2. Динамика движения робота-станка с параллельной кинематикой (гексапода) для окончательной обработки деталей сложной геометрии / Мамаев Юрий Александрович // диссертация к.т.н.
3. Алгоритмы перемещения шагающего робота-гексапода / Гаврилов А.Е., Хантимирова С.Б., Мишустин О.А., Селюнин Д.М.