Математическая модель движения мобильного робота с колесами всенаправленного типа

Рассмотрен вопрос управления четырехколесным мобильным роботом со всенаправленными колесами типа меканум. Проведен анализ вращательного движения всенаправленного колеса меканум, основанный на его кинематике. Для конкретного робота с определенными габаритными параметрами построен график изменения радиуса колеса меканум в зависимости от угла его поворота. Составлены кинематическая и динамическая модели мобильного четырехколесного робота, учитывающие его геометрические характеристики. Представленные выражения являются математическим описанием поведения мобильного робота в статике и динамике. На основании полученных моделей формируются принципы работы системы управления движением четырехколесным мобильным роботом на всенаправленных колесах типа меканум.

1. Килин, А. А. Управление тележкой с омниколесами на плоскости / А. А. Килин, А. Д. Бобыкин // Нелинейная динамика. 2014. Т. 10, № 4. С. 473–481.

2. К вопросу управления мобильным роботом с колесами всенаправленного типа / С. А. Павлюковец [и др.] // BIG DATA и анализ высокого уровня: сб. науч. ст. IX Междунар. науч.-практ. конф., г. Минск, 17–18 мая 2023 г. Ч. 2. Минск: Белор. гос. ун-т информ. и радиоэлек., 2023. С. 94–102.

3. Najim, H. A. Omnidirectional Mobil Robot with Navigation Using SLAM / H. A. Najim, I. S. Kareem, W. E. Abdul-Lateef // Engineering and Technology Journal. 2023. Vol. 41, No 1. P. 196–202.

4. Дивеев, А. И. Синтезированное управление для меканум робота / А. И. Дивеев, Е. Ю. Шмалько // Надежность и качество: тр. Междунар. симп. 2022. Т. 1. С. 27–29.

5. Шмалько, Е. Ю. Применение методов машинного обучения для расчета синтезированного оптимального управления мобильным роботом / Е. Ю. Шмалько, В. В. Серебренный // Экстремальная робототехника: тр. 33-й Междунар. науч.-техн. конф., г. Санкт-Петербург, 29–30 сентября 2022 г. СПб.: Изд-во ЦНИИ РТК, 2022. С. 340–347.

6. Изюмов, А. А. Управление движением колесного мобильного робота с манипулятором по криволинейной траектории в условиях наличия препятствий / А. А. Изюмов, Н. Ю. Хабибулина, Ю. А. Шурыгин // Электронные средства и системы управления: матер. Междунар. науч.-практ. конф., г. Минск, 18–20 ноября 2020 г. Ч. 2. Томск: Томский гос. ун-т систем управ. и радиоэлектр., 2020. С. 197–200.

7. Moreno-Caireta, I. Model Predictive Control for a Mecanum-Wheeled Robot Navigating Among Obstacles / I. Moreno-Caireta, E. Celaya, L. Ros // IFAC-PapersOnLine. 2021. Vol. 54, No 6. P. 119–125.

8. Fuzzy-Based Fault-Tolerant Control for Omnidirectional Mobile Robot / A. Alshorman [et al.] // Machines. 2020. Vol. 8, No 3.

9. Galati, R. Adaptive Heading Correction for an Industrial Heavy-Duty Omnidirectional Robot / R. Galati, G. Mantriota, G. Reina // Scientific Reports. 2022. Vol. 12.

10. Topological Design Methods for Mecanum Wheel Configurations of an Omnidirectional Mobile Robot / Y. Li [et al.] // Symmetry. 2019. Vol. 11, No 10.