CC BY
1УДК 621.317 Гасымов С.К., Гусейнова Г.И.
Гасымов С.К.
преподаватель Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
Гусейнова Г.И.
магистрант,
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗБЕЖАНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ В КОЛЕСНЫХ РОБОТАХ
Аннотация: колесные роботы - важные технологические устройства, предназначенные для самостоятельного перемещения в различных областях применения. Одним из главных преимуществ этих роботов является их способность двигаться автономно и адаптироваться к окружающей среде. Многие колесные роботы во время движения взаимодействуют с окружающей средой и регулярно сталкиваются с препятствиями. Для правильной работы и эффективности роботу крайне важно уметь обнаруживать препятствия и избегать их. Для правильного управления движением колесных роботов их необходимо оснастить датчиками.
Датчики определяют направление движения робота, анализируя окружающую обстановку, объекты и потенциальные препятствия. Среди этих датчиков наиболее часто используются ультразвуковые, инфракрасные, лидарные, камеры и акселерометры. Каждый тип датчика имеет различные характеристики и выполняет определенные функции, позволяя роботу двигаться независимо.
В статье анализируется применение датчиков обхода препятствий в колесных роботах.
Ключевые слова: колесные роботы, датчики, ультразвуковые датчики, звуковой сигнал, препятствие.
История колесных роботов напрямую связана с развитием робототехники. Первые колесные роботы появились в начале 20 века с развитием механических двигателей и колесных движителей. В связи с широким применением и развитием колесных роботов в современных технологиях сенсорные технологии приобретают важное значение для их оптимального перемещения в зависимости от окружающей среды и преодоления препятствий. Развитие колесных роботов играет важную роль в таких областях, как промышленность, образование, медицина и автоматизированный транспорт [1].
В последние годы развитие сенсорных технологий и искусственного интеллекта позволило колесным роботам двигаться более точно и независимо.
Датчики, используемые в колесных роботах для обнаружения и избегания препятствий, позволяют роботам действовать независимо [2]. Автономное движение роботов имеет большое практическое значение в промышленной автоматизации, управлении складами, больничных роботах и других областях (таблица 1.1.).
Таблица 1.1. Классификация роботов.
Кратер еш к л ас сп фп кац еш Группы Функции
По предварительной записи Промышленные, 6ытовые: медицинские, военные, исследовательские Группировка роботов по использованию
Из-за мобильности Мобильный, Стационарный Мобильные роботы перемещаютсл: стационарные роботы работают на одном месте
По грузоподъемности Легкий: Средний, Тяжелый Дифференциация роботов по грузоподъемности
По типу передачи Электрические, гидравлические, пнеЕматические: механические Классификация роботоЕ по принципу движения и действия
Существуют разные подходы к классификации роботов. Их можно сгруппировать по механическим свойствам, назначению, подвижности, грузоподъемности и типу трансмиссии:
Данная классификация помогает правильно выбрать роботов по их техническим характеристикам и области применения [3,4].
1. Мобильные роботы. Это роботы, тесно связанные с перемещением в пространстве. Они перемещаются в разных физических средах.
Наземные роботы: Этот тип роботов является наиболее распространённым. Наземные роботы имеют различные конструкции. Они могут передвигаться на колесах, скользить на гусеницах, Они могут ходить, как животные и люди, или ползать, как змеи (рис. 1. 1.).
Рисунок 1.1. Типы наземных роботов: колесные, гусеничные, ползающие, шагающие.
Воздушные роботы: в эту категорию входят все летающие роботы. Они могут летать по принципу самолета или вертолета (рис. 1.2). Они имеют 4 или более крыльев и могут подниматься и опускаться вертикально. Эта особенность обеспечивает им широкий спектр применения, поскольку им не требуется большая площадь для взлета и посадки. Вот почему они более популярны [5,6].
Ш - ]
Рисунок 1.2. Воздушные роботы: самолетного типа, вертолетного типа.
Водные роботы — это роботы, способные передвигаться по поверхности воды и под ней. Эти типы роботов представляют собой автоматически управляемые корабли или лодки (рис. 1.3.).
Рисунок 1.3. Примеры роботов, работающих в воде.
2. Роботы-манипуляторы. Робототехника началась с манипуляторов. Они в отличие от мобильных роботов, не двигаются. Они закреплены в определенной точке, и их основная функция — изменять положение объектов в пространстве. Роботы-манипуляторы широко используются в промышленном производстве. Вот почему их называют «промышленными роботами». На рисунке 1.4 показаны основные типы роботов-манипуляторов.
Рисунок 1.4. Примеры различных конструкций роботов-манипуляторов.
3. Мобильно-манипуляторные роботы. Эти роботы представляют собой комбинацию манипуляторов и мобильных машин, то есть мобильных роботов с установленными на них одним или несколькими манипуляторами. Их функция — удерживать предметы и перемещать их в пространстве. Такой пример показан на рисунке 1.4. Такие роботы могут корректировать направление и скорость своего движения, обрабатывая информацию, полученную из окружающей среды [7-9].
Рисунок 1.4. Пример командного робота с пультом управления.
Датчики используют различные методы для обнаружения наличия препятствий и предотвращения [10] их обхода роботом (таблица 1.2).
Таблица 1.2. Датчики для обхода препятствий в колесных роботах.
Тип датчика Принцип раооты Преимущества Ограничения
У л ьтр а з в у ко вые датчики Он посылает ЗЕуКОЕЫе ВОЛНЫ! И измеряет время, необходимое волне, чтобы достичь объекта и вернуться к нему. ДЙЖБНЯ и ппфсксдоступный. может обнаруживать боль глинств с препятствии Он неэф ф ектив ен в случаях, требую ших высокой точности, и может давать неверные результаты на гладких и изогнутых пов ерхностях.
Лазерные датчики ОЛВАК:) Создает карту окружающей среды, посылая лазерные лучи. Высокая точность и возможность обнаружения на больших расстояниях Это дорого, чувствительно к таким препятствиям, как пыль и дым.
Инфракрасные датчики Измеряет теплово-е или инфракрасное излучение объектов Он быстро реагирует и имеет компактный размер. Солнечный свети блестящие поверхности могут привести к неточным результатам.
Датчики удара (Датчик бампер 1> Обнаруживает препятствие путем физического контакта Простой и недорогой, устойчив к м ех эническим воздействиям Срабатывает только при столкновении с препятствием, з аблаговрем енного предупреждения не выдает.
Оптические датчики Анализирует окружающую сраду с помошью камер и снеговых систем. Позволяет проводить детальный анализ посредством обработки изображений. Требуются сложные расчеты, зависит от освещенности
Обработка данных, полученных от датчиков: Система, управляющая движением робота, получает данные от датчиков и анализирует эти данные для определения оптимальных траекторий движения. Зачастую этот процесс осуществляется с использованием определенных алгоритмов, заложенных в программирование системы управления роботом, например, алгоритм А* или BFS (Breadth-First Search) с алгоритмом. В результате датчики колесных
роботов используют различные технологии для сбора информации из окружающей среды, гарантируя безопасное и эффективное перемещение робота. Координация и точный обмен информацией между этими датчиками позволяет роботу преодолевать любые препятствия и правильно выбирать направление движения [11-13]. Заключение.
Исследование выявило важность сенсорных и управляющих систем для колесных роботов для обнаружения препятствий и эффективного перемещения. Было проведено сравнение различных алгоритмов управления и сенсорных технологий и предложены оптимальные решения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Hasanov Zakir, Jafarov Tahir, Khanahmadova Samira and Gasimov Sahib "Development of electrical drive of ecoagrorobot powered by solar panels" International Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" (IJTPE) Vol.15, Number 2, Pp. 1-6, december 2022;
2. Zakir Hasanov, Sahib Gasimov. Development of obstacle bypassing method of eco-agrorobot. News of higher technical educational institutions of Azerbaijan -volume 36 (05) ISSUE 01-01 2024;
3. Z.A. Hasanov, S.A. Khanahmedova, S.K. Gasimov, E.N. Ahmadov, G.G. Ismayilova "Modeling of asynchronous motor starting process using matlab/simulink/simpowersystems" International Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" (IJTPE) - March 2024;
4. Ilham Rahimli, Rashida Karimova, Najiba Piriyeva. Development of a Two-Parameter Inductive Sensor for use in Digital Program Control Systems for Machine Tools. PRZEGLAD Elektrotechniczny ISSN 0033-2097, R.100 NR 08/2024. WARSZAWA. pp.194-197;
5. N.M. Piriyeva, G.S. Kerimzade "Methods for increasing electromagnetic efficiency in induction levitator". PRZEGLAD Elektrotechniczny Publishing house of magazines and technical literature Warszawa. №10, pp s.192-196;
6. N.M. Piriyeva, G.S. Kerimzade. "Electromagnetic efficiency in induction levitators and ways to improve it" Przeglad Elektrotechniczny. R.99 NR 06/2023, Poland, pp.204-207;
7. N.M. Piriyeva, G.S. Kerimzade "Mathematical model for calculation of electrical devices based on induction levitators". International Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" IJTPE, Issue 55, Vol. 15. No 2. s.274-280;
8. S.V. Rzayeva, N.M. Piriyeva, I.A. Guseynova "Analysis of reliability of typical power supply circuits". Reliability: Theory & Applications, RTA, №3(79) Volume 19, 173-178 September 2024;
9. Маруфов И.М., Пириева Н.М., Алиева Г.А., Ганиева H.A. Анализ надежности энергетической системы. Научно-технический журнал, Проблемы энергетики №3. Баку, 2020. с.70-75;
10. Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A., Piriyeva N.M. Modern approaches to electrical equipment diagnostics. international Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" (IJTPE) - Issue 58, Volume 16, Number 1, March 2024;
11. N.M. Piriyeva "Fundamentals of the theory and calculation of the induction levitator of electrical devices" Journal Electricity, №7, pp. 68-75. Moscow. 2022;
12. Ilkin Marufov, Najiba Piriyeva, Nijat Mammadov, Shukufa Ismayilova, "Calculation of induction levitation vertical axis wind generator-turbine system parameters, levitation and influence loop" Przeglad elektrotechniczny - 2024 - No.2 - pp.135-139;
13. Н.М. Пириева, Заманов Х.Г. Исследование современных методов защиты линий высокого напряжения от перенапряжений. Международный научный журнал «Вестник науки» № 7 (76) Том 4. C 322-328. 2024 г.
Gasimov S.K., Guseynova G.I.
Gasimov S.K.
Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
Guseynova G.I.
Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF OBSTACLE AVOIDANCE SENSORS IN WHEELED ROBOTS
Abstract: wheeled robots are important technological devices designed for autonomous movement in various applications. One of the main advantages of these robots is their ability to move autonomously and adapt to the environment. Many wheeled robots interact with the environment while moving and regularly encounter obstacles. For proper operation and efficiency, it is essential for a robot to be able to detect and avoid obstacles. To properly control the movement of wheeled robots, they must be equipped with sensors. Sensors determine the direction of the robot by analyzing the environment, objects, and potential obstacles. Among these sensors, the most commonly used are ultrasonic, infrared, lidar, cameras, and accelerometers. Each type of sensor has different characteristics and performs certain functions, allowing the robot to move independently.
The article analyzes the use of obstacle avoidance sensors in wheeled robots.
Keywords: wheeled robots, sensors, ultrasonic sensors, sound signal, obstacle.
