В Институте машиноведения им. А.А.Благонравова РАН совместно с УдГУ, Ижевск, механико-математическим факультетом МГУ, ИПМ им.М.В.Келдыша РАН, Москва, ЗАО «Ровер», Санкт-Петербург разработан первый в Росси сфероробот - робот-шар SpheROB. Разработка выполнена в рамках гранта РФ по поддержке работ ведущих ученых в ВУЗах России.
Цель проекта. В настоящее время всё больший интерес представляют так называемые "нетрадиционные" робототехнические средства передвижения. Одним из вариантов таких средств является сфероробот. Эти аппараты в силу своей герметичной конструкции могут использоваться для исследования зон с неблагоприятной и даже агрессивной средой, например мест аварий, или зон интереса на других планетах. В задачах сбора информации с подобных объектов сферическая форма робота даёт ему ряд преимуществ перед другими аппаратами. В отличие от иных моделей роботов, робот-шар не имеет невозможных направлений движения (он омнимобилен), у него нет мест сопряжения узлов или частей, куда могли бы попасть загрязняющие/мешающие движению объекты, жидкости, газы из внешней среды.
Помимо упомянутого исследования мест с неблагоприятной средой, эти роботы могут быть использованы для широкого класса других задач. Одним из вариантов применения является система "ночных стражников" для охраны периметров или внутренних участков (например, в цехах на заводах), когда роботы объезжают вверенную им территорию по сложным траекториям или в неблагоприятных погодных условиях, отслеживая и контролируя ситуацию. Имеется также вариант с использованием сферороботов в качестве "гидов" в современных инновационных технических музеях (такие предложения имеются). Подобные конструкции могут также служить наглядным примером для обучения принципам теоретической механики (такое направление развивается, в частности, в Италии). Таким образом, диапазон применения сферороботов является достаточно широким.
Проект ИМАШ РАН – это российский исследовательский проект по роботам-шарам.
Конструкция. Роботы-шары используют различные системы приводов, наиболее интересными из них представляются те, которые используют специальные внутренние механизмы. Здесь наиболее часто используются механизмы, обеспечивающие смещение центра масс внутри робота, это системы типа маятников или системы с подвижными массами. В российском сферороботе SpheROB использован маятниковый механизм.
Рис.1. Конструкция робота-шара SpheROB (по материалам ЗАО «Ровер»).
Конструкция SpheROB показана на рис.1. Робот-шар имеет три раздельно управляемые степени свободы, две из которых задают отклонение маятника от экваториальной плоскости шара, третья служит для поворота приводной системы шара в экваториальной плоскости. Маятник конструктивно образован системой управления робота и аккумуляторной батареей АБ.
На рис.2 показан внешний вид SpheROB.
Рис.2. Сфероробот SpheROB.
Основные технические данные шара SpheROB таковы:
- диаметр 400 мм,
- масса 5 кг,
- система управления микропроцессорная 4-канальная, штатно задействованы 3 канала, один зарезервирован, система включает встраиваемый бортовой компьютер INTEL-платформы,
- связь с внешним консольным компьютером по WiFi-линии, возможна связь по ИК каналу,
- сенсоры: первая очередь – встроенные сенсоры углов и угловых скоростей поворота приводов степеней свободы робота, вторая очередь – сенсоры инерциальной навигации, третья очередь – система технического зрения,
- программное обеспечение – оригинальная управляющая система со следящими и терминальными управляющими системами, система искусственного интеллекта для синтеза поведения робота.
В ИМАШ РАН совместно с соисполнителями ведутся интенсивные эксперименты по проекту SpheROB.
Главный научный сотрудник,
д.ф.-м.н., профессор,
В.Е.Павловский
