Спосіб магнітокерованого переміщення мобільного робота

Спосіб магнітокерованого переміщення мобільного робота, згідно з яким мобільний робот оснащують ведучими колесами та притискними магнітами, розміщують його у робочій зоні, за допомогою притискних магнітів утримують його корпус на оброблюваній феромагнітній поверхні, приводять до руху ведучі колеса і здійснюють покрокове переміщення мобільного робота по оброблюваній феромагнітній поверхні, для чого почергово крок за кроком вводять у зчеплення з феромагнітною поверхнею наступні за напрямком руху передні робочі притискні магніти та виводять із зчеплення з нею останні за напрямком руху задні робочі притискні магніти, який відрізняється тим, що між ведучими колесами та притискними магнітами утворюють керований кінематичний зв'язок, забезпечують кероване зусилля зчеплення притискних магнітів з феромагнітною поверхнею та надають їм лінійний та кутовий ступені рухомості відносно відповідних осей кінематичного зв'язку, а кожний крок переміщення мобільного робота розбивають на етапи і здійснюють шляхом зчеп U 2 (11) 1 3 №23084, МКІ В63В 59/00, опубл. 10.05.2007], згідно з яким за допомогою встановлених на рамі з зазором до оброблюваної феромагнітної поверхні притискних магнітів утримують на ній корпус мобільного робота, після чого за допомогою окремого електродвигуна з редуктором приводять до руху ведучі колеса, за рахунок чого здійснюють переміщення мобільного робота по оброблюваній феромагнітній поверхні. Такий спосіб має наступні проблеми: - спосіб не забезпечує можливість переміщення мобільного робота по сильно нахилених, зокрема по вертикальних феромагнітних поверхнях що суттєво обмежує область його використання; - пристрої, що реалізують даний спосіб, мають завищені масо-габаритні характеристики, оскільки потребують застосування окремого електродвигуна з редуктором, що вимагає підвищення зусиль притискних магнітів для надійного утримання мобільного робота на оброблюваних поверхнях. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб магніто-керованого переміщення мобільного робота, на основі якого реалізовано пристрій для обробки феромагнітних поверхонь [Патент України на корисну модель №31928, МКІ В63В 59/00, опубл. 25.04.2008], що прийнятий як прототип. Згідно з даним способом магніто-керованого переміщення мобільного робота мобільний робот оснащують ведучими колесами та притискними магнітами, розміщують його у робочій зоні, за допомогою притискних магнітів утримують його корпус на оброблюваній феромагнітній поверхні, приводять до руху ведучі колеса і здійснюють покрокове переміщення мобільного робота по оброблюваній феромагнітній поверхні, для чого почергово крок за кроком вводять у зчеплення з феромагнітною поверхнею наступні за напрямком руху передні робочі притискні магніти та виводять зі зчеплення з нею останні за напрямком руху задні робочі притискні магніти. При цьому утримують на оброблюваній феромагнітній поверхні корпус мобільного робота за допомогою притискних магнітів} встановлених на гусеничних стрічках, після чого приводять до руху ведучі та ведені колеса гусеничних стрічок за допомогою окремого електродвигуна з редуктором, провертають гусеничні стрічки, за рахунок чого здійснюють переміщення мобільного робота по оброблюваній феромагнітній поверхні. Такий спосіб має наступні проблеми: - відсутність можливості керування утримуючими зусиллями притискних магнітів вимагає створення значних механічних зусиль для відриву задніх притискних магнітів від феромагнітної поверхні в процесі покрокового переміщення мобільного робота, що потребує застосування електроприводу підвищеної потужності; - при введенні в контакт з феромагнітною поверхнею передніх робочих притискних магнітів виникає навантаження ударного типу на гусеничні стрічки, що передаються на корпус мобільного робота, чим зменшується термін безвідмовної експлуатації робота; - застосування гусеничних стрічок та окремого електродвигуна з редуктором в цілому призводять 47369 4 до погіршення масо-габаритних показників і надійності реалізації даного способу. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу магніто-керованого переміщення мобільного робота шляхом розділення кожного кроку переміщення мобільного робота на окремі етапи, які здійснюють послідовно один за одним з введенням керованих процесів створення утримуючого зусилля притискних магнітів і регульованих кінематичних зв'язків. Поставлена задача вирішується тим, що при реалізації способу магніто-керованого переміщення мобільного робота, згідно з яким мобільний робот оснащують ведучими колесами та притискними магнітами, розміщують його у робочій зоні, за допомогою притискних магнітів утримують його корпус на оброблюваній феромагнітній поверхні, приводять до руху ведучі колеса і здійснюють покрокове переміщення мобільного робота по оброблюваній феромагнітній поверхні, для чого почергово крок за кроком вводять у зчеплення з феромагнітною поверхнею наступні за напрямком руху передні робочі притискні магніти та виводять зі зчеплення з нею останні за напрямком руху задні робочі притискні магніти, згідно пропозиції між ведучими колесами та притискними магнітами утворюють керований кінематичний зв'язок, забезпечують кероване зусилля зчеплення притискних магнітів до феромагнітної поверхні, а кожний крок переміщення мобільного робота розбивають на етапи і здійснюють шляхом зчеплення кожного ведучого колеса з феромагнітною поверхнею з використанням принаймні двох робочих притискних магнітів при максимальних утримуючих зусиллях, при цьому на першому етапі, коли максимальні утримуючі зусилля створені для задніх і попередніх робочих притискних магнітів, передні притискні магніти вводять у зчеплення з феромагнітною поверхнею при мінімальних значеннях зусилля кінематичного зв'язку та утримуючого зусилля зчеплення з феромагнітною поверхнею, на другому етапі для передніх притискних магнітів зусилля зчеплення з феромагнітною поверхнею підвищують до максимального значення, чим забезпечують приведення до стану робочих одночасно переднього, проміжного та заднього притискних магнітів, на третьому етапі зусилля кінематичного зв'язку заднього робочого притискного магніту кожного ведучого колеса поступово послаблюють до мінімального значення, а зусилля кінематичного зв'язку переднього робочого притискного магніту кожного ведучого колеса - поступово посилюють до максимального значення, чим забезпечують поворот кожного ведучого колеса навколо власної осі і одночасне переміщення на один крок корпусу мобільного робота по феромагнітній поверхні, на четвертому етапі повністю вимикають кінематичний зв'язок кожного заднього притискного магніту, зменшують зусилля зчеплення до мінімального значення і виводять його з контакту з феромагнітною поверхнею, при цьому перед наступним кроком переміщення мобільного робота функцію заднього притискного магніту передають проміжному притискному магніту, а функ 5 цію проміжного притискного магніту - передньому притискному магніту. Винахідницький задум полягає в тому, що спосіб магніто-керованого переміщення мобільного робота забезпечує послідовне поетапне здійснення покрокових рухів корпусу мобільного робота з забезпеченням в керованих режимах плавних безударних переміщень по феромагнітних поверхнях з будь-яким кутом нахилу. При цьому забезпечується оптимізація малогабаритних параметрів пристроїв, що реалізують даний спосіб, та розширюється область їх використання. Суть запропонованого способу полягає в наступному. Мобільний робот оснащують ведучими колесами з розміщеними по ободу притискними магнітами з лінійною та кутовою ступенями рухомості. Крім того, між ведучими колесами та притискними магнітами утворюють керований кінематичний зв'язок, за допомогою якого регулюють силу, що забезпечує здійснення процесів втягування та висування відповідного притискного магніту стосовно відповідного ведучого колеса. Керування силою кінематичного зв'язку забезпечують шляхом регулювання сили магнітного втягування при наявності протидіючої пружної сили, наприклад регулюванням сили тягового магніту при протидіючій силі пружного елемента. Кожному притискному магніту надають можливість зчеплюватися з феромагнітною поверхнею з керованою величиною притискного зусилля, а також можливість при відповідних керувальних командах висуватися до контактування з оброблюваною феромагнітною поверхнею (або притягуватися до ободів ведучих колес) та змінювати кут повороту відносно осі кінематичного зв'язку. Мобільний робот попередньо розміщують у робочій зоні оброблюваної феромагнітної поверхні. При цьому всі притискні магніти знаходяться в притягнутому до ободів ведучих коліс стані, бодай один - проміжний - притискний магніт кожного ведучого колеса контактує з феромагнітною поверхнею, а зусилля зчеплення всіх притискних магнітів з феромагнітною поверхнею дорівнює нулю. Перш за все здійснюють зчеплення ведучих коліс з феромагнітною поверхнею, для чого висувають передній і задній за напрямком руху мобільного робота (по відношенню до проміжного) притискні магніти до їх повного контакту з феромагнітною поверхнею, а потім створюють максимальні зусилля зчеплення з феромагнітною поверхнею переднього, проміжного і заднього притискних магнітів, як поточних робочих притискних магнітів кожного ведучого колеса, внаслідок чого корпус мобільного робота надійно утримують на феромагнітній поверхні, розташованій під будь-яким кутом нахилу. Приводять до руху ведучі колеса покроковим переміщенням мобільного робота по оброблюваній феромагнітній поверхні, для чого почергово крок за кроком висувають з ведучих колес і вводять у зчеплення з феромагнітною поверхнею наступні за напрямком руху - передні робочі притискні магніти та виводять із зчеплення з нею останні за напрямком руху - задні робочі притискні магніти. Кожний крок процесу переміщення мобільного 47369 6 робота по оброблюваній феромагнітній поверхні розбивають на етапи і здійснюють шляхом зчеплення кожного ведучого колеса з феромагнітною поверхнею з використанням принаймні двох робочих притискних магнітів при максимальних утримуючих зусиллях. При цьому на першому етапі, коли попередньо створені максимальні утримуючі зусилля для задніх і проміжних робочих притискних магнітів, передні притискні магніти кожного ведучого колеса висувають до введення у зчеплення (контакту) з феромагнітною поверхнею при мінімальних значеннях зусилля кінематичного зв'язку та утримуючого зусилля зчеплення з феромагнітною поверхнею. На другому етапі для передніх притискних магнітів кожного ведучого колеса утримуюче зусилля зчеплення з феромагнітною поверхнею підвищують до максимального значення, чим забезпечують приведення до стану робочих одночасно переднього, проміжного та заднього притискних магнітів кожного ведучого колеса, тобто приведення до такого стану, коли корпус мобільного робота утримують на оброблюваній феромагнітній поверхні при максимальних утримуючих зусиллях зчеплення поточних трьох робочих притискних магнітів. На третьому етапі зусилля кінематичного зв'язку заднього робочого притискного магніту кожного ведучого колеса поступово послаблюють до мінімального значення, а зусилля кінематичного зв'язку переднього робочого притискного магніту кожного ведучого колеса - поступово посилюють до максимального значення. При цьому передній робочий притискний магніт кожного ведучого колеса підтягують до обода колеса, а задній, відповідно висувають і створюють можливість кутового повороту осі кінематичного зв'язку заднього притискного магніту відносно його положення, зафіксованого на феромагнітній поверхні, чим забезпечують поворот кожного ведучого колеса навколо власної осі і одночасне переміщення на один крок корпусу мобільного робота по феромагнітній поверхні. На четвертому етапі повністю вимикають кінематичний зв'язок кожного заднього притискного магніту, зменшують його зусилля зчеплення до мінімального (при необхідності, до нульового) значення і за допомогою пружної сили виводять його з контакту з феромагнітною поверхнею. При цьому для розглянутих на поточному кроці переміщення мобільного робота трьох робочих притискних магнітів (переднього, проміжного і заднього) функції перерозподіляються на наступному кроці. Зокрема, перед наступним кроком переміщення мобільного робота функцію заднього притискного магніту передають проміжному притискному магніту, а функцію проміжного притискного магніту - передньому притискному магніту. Таким чином, при реалізації запропонованого способу мобільний робот переміщуватиметься по оброблюваній феромагнітній поверхні шляхом здійснення магніто-керованих покрокових кутових поворотів ведучих коліс за допомогою розміщених по колу ободів притискних магнітів з двома ступенями рухомості. 7 47369 Позитивний ефект проявляється в тому, що в порівнянні зі способом-прототипом, реалізованим згідно патенту України на корисну модель №31928, даний спосіб магніто-керованого переміщення мобільного робота дозволяє підвищити Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 надійність (орієнтовно на 7-9%) функціонування, поліпшити масогабаритні показники та знизити рівень енергоспоживання (орієнтовно на 11 %) при переміщенні мобільних роботів по нахиленим під будь-якими кутами феромагнітним поверхням. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601