РОБОТОТЕХНИКА

НОГИ, КОЛЕСА ИЛИ ГУСЕНИЦЫ?

Колесо не встречается нигде у животных, что, возможно, свя­зано с трудностями в кровоснабжении и передаче нервных импульс - сов к вращающемуся суставу; у животных используются только обычные биологические механизмы. Для робота такого ограниче­ния не существует, поэтому он имеет преимущество, ибо может использовать колеса в качестве источника движения.

Если предполагается использовать колеса, то нужно решить, сколько колес выбирать, как они будут приводиться в движение, как будет регулироваться скорость, будут ли колеса приводиться в движение реверсивным приводом, какой вид торможения будет использоваться, какой вид амортизации и шины наиболее под­ходят. Все эти подробности необходимо определить по отношению к отдельному классу намечаемых применений, и с экономической точки зрения этот класс потенциальных применений должен быть как можно шире.

Подвижный робот должен обладать максимальной маневрен­ностью в малом пространстве и способностью к развороту по окружности малого радиуса. С этой точки зрения было бы жела­тельно снабдить робот тремя колесами с независимым управлением. Тем не менее такая сложность управления вряд ли достижима в малогабаритном подвижном роботе.

Гусеничные шасси, имеющие преимущества при использовании их в роботе, были бы нежелательны для применения в домашнем роботе, если не приняты специальные меры для предотвращения повреждения пола во время поворотов. Тем не менее, некоторые виды гусениц позволяют роботу преодолевать перпятствия, кото­рые остановили бы колесный робот. Например, гусеничный робот способен взбираться по ступенькам, и устройство, построенное на этом принципе, было предложено использовать в домашней ин­валидной коляске. Гусеничные роботы, хорошо передвигающиеся по пересеченной местности, могут использоваться при исследова­нии планет. Однако здесь серьезным препятствием становится масса робота, поэтому был предложен иной вариант — исполь­зовать очень легкие и упругие колеса большого диаметра с очень упругими спицами. Шина, предложенная для этого варианта колеса [48], сконструирована из сетки рояльных струн диаметром 0,85 мм, уложенных с интервалом 5 мм. В общей сложности 800 жил, ка­ждая по 80 см длиной, сплетены, сформованы вручную и закреп­лены на вращающихся алюминиевых дисках. Протектор шины сделан из титановых полос, расположенных елочкой для повыше­ния износостойкости, а внутри сетчатой шины вмонтированы амор­тизирующие кольца, чтобы ограничить прогиб, когда шина наез­жает на неровности.

Пенев рассмотрел возможность обучения робота езде не вело­сипеде [116].

Большинство будущих роботов будет работать в той же самой среде, что и человек. Эта среда приспособлена для передвижения на двух ногах прямохождением, с отрывом от земли одной ноги на каждом шаге. К сожалению, этот вид движения в самой своей основе неустойчив, и если потребовать от робота, чтобы он ходил подобно человеку, его придется учить ходить, как учат ребенка. Поэтому ходящие роботы в прошлом обычно были просто разно­видностью колесной тележки с колесами на каждой ступне. Ни­какого отрыва ноги от земли. В таком подходе нет особых преиму­ществ по сравнению с простым использованием колес без шагания. Тем не менее Тринг предложил робот с единственной шагающей ногой, которая дает устойчивую опору при помощи взаимного сцепления двух агрегатов, каждый из которых содержит дна стержня [118]. Они в принципе подобны опорам, используемым для шагающего экскаватора. Каждая из двух ног-стержней слу­жит опорой для робота, пока другая продвигается вперед.

Другой путь решения проблемы сохранения равновесия — использование более чем двух ног. Например, три ноги могут обес­печить статическое равновесие, хотя они мало что дают для со­хранения равновесия при движении, если только не используется специальная форма ступней, сконструированных так, что при всех положениях вертикаль, проходящая через общий центр тяжести, попадает в треугольник опоры.

Четыре ноги делают возможным продвижение за счет исполь­зования одной из ног, в то время как три другие обеспечивают рав­новесие. Вообще, чем больше ног используется, тем легче разре - ' шается проблема сохранения равновесия при движении. Этот метод был использован в шагающем экскаваторе. Однако по мере увеличения числа ног уменьшается их преимущество перед ко - 138

лесами в отношении преодоления препятствий и подъема по сту­пенькам.

Если количество ног таково, что некоторые из них избыточны, удобно предусмотреть втягивание любой ноги в случае выхода ее из строя, чтобы не ограничивались возможности передвижения. На пути достижения подвижности кажется маловероятным, что робот будет копировать человека. В частности, у ступней человека не очень удачная форма для сохранения равновесия в условиях Земли.

Таким образом, все виды передвижений: на ногах, колесах или гусеничных шасси и даже с использованием принципа воздуш­ной подушки — имеют недостатки, поэтому тому или иному спо­собу должно отдаваться предпочтение в зависимости от основного назначения робота.

7.13. ЛУНОХОД

Интересно сравнить некоторые приблизительно известные ха­рактеристики весьма удачного советского подвижного лунного робота — «Лунохода-1» с приблизительно известными характери­стиками американской автоматической тележки «Лунный ски­талец» [60, 61].

Восемь колес «Лунохода-1» смонтированы попарно, с незави­симой амортизацией и индивидуальным двухскоростным двига­телем. В груз «Лунного скитальца» входят следующие слагаемые: 180 кг — люди, 60 кг — научная аппаратура, 30 кг — образцы.