Модель покращення міцнісних характеристик електромеханічного приводу мобільного робота

dc.citation.epage85
dc.citation.issue2
dc.citation.journalTitleУкраїнський журнал інформаційних технологій
dc.citation.spage80
dc.citation.volume4
dc.contributor.affiliationНаціональний університет “Львівська політехніка”
dc.contributor.affiliationLviv Polytechnic National University
dc.contributor.authorЗінько, Р. В.
dc.contributor.authorТеслюк, В. М.
dc.contributor.authorКазимира, І. Я.
dc.contributor.authorОстровка, Д. В.
dc.contributor.authorZinko, R. V.
dc.contributor.authorTeslyuk, V. M.
dc.contributor.authorKazymyra, I. Ya.
dc.contributor.authorOstrovka, D. V.
dc.coverage.placenameЛьвів
dc.coverage.placenameLviv
dc.date.accessioned2024-03-27T08:56:54Z
dc.date.available2024-03-27T08:56:54Z
dc.date.created2022-02-28
dc.date.issued2022-02-28
dc.description.abstractРозроблено модель підвищення техніко-експлуатаційних показників електромеханічного приводу мобільних роботів шляхом вибору вхідних параметрів у поєднанні з відповідними методами та методиками проектування та математичного моделювання. З'ясовано, що мобільні роботи все ширше використовують у найрізноманітніших сферах діяльності людей, відповідно, важливим є забезпечення їх надійного функціонування, яке, водночас, визначає їх ефективність. Використовуючи відповідні розрахунки при проектуванні мобільних роботів, можна підвищити їх надійність, зменшити металомісткість створюваних зразків машин. При таких розрахунках потрібно враховувати навантажувальні режими, в яких задіяний транспортний засіб. Їзхня мета полягає в підвищенні техніко-експлуатаційних показників електромеханічного приводу мобільних роботів шляхом вибору вхідних параметрів у поєднанні з відповідними методами та методиками проектування та математичного моделювання. Встановлено, що забезпечення необхідного запасу міцності із одночасним зменшенням металомісткості є необхідним для вдосконалення електромеханічного приводу мобільного робота і покращення його характеристик загалом. Наведено модель і розроблено алгоритм підвищення надійності та зменшення металомісткості механічних складових мобільних роботів. Модель містить геометричні, кінематичні, динамічні, енергетичні, техніко-економічні розрахунки, розрахунки на міцність та жорсткість. Проведено розрахунки для малого мобільного робота з електромеханічною трансмісією та представлено результати дослідження надійності та міцнісних характеристик вала мобільної робототехнічної платформи. Розглянуто випадок повороту мобільного робота з реалізацією максимального крутного моменту, який передається на одну з гусениць. На підставі кінематичної схеми електротрансмісії розроблена твердотільна модель одного з її елементів (вала тягової зірки гусеничного рушія), для якого, на підставі схематизованої діаграми Серенсена-Кінасошвілі, був визначений запас міцності. Пропонована модель пройшла апробацію й буде використана при створенні експериментальних зразків мобільних роботів.
dc.description.abstractMobile robots are increasingly used in the most diverse spheres of human activities; accordingly, it is essential to ensure their reliable functioning, which in turn determines efficiency. Using appropriate calculations during design, it is possible to increase reliability and reduce the metal consumption of the machine samples being created. It is crucial that such calculations consider the loading modes in which the vehicle is used. The purpose of the presented work is to increase the technical and operational indicators of the electromechanical drive of mobile robots by selecting the input parameters in combination with the appropriate methods and techniques of design and mathematical modelling. In order to achieve the specified goal, the following main tasks of the research are defined: firstly, to improve the model of increasing reliability and reducing the metal consumption of mechanical components of mobile robots; and secondly, to calculate the mechanical components of mobile robots using the proposed model. Providing the necessary margin of strength with a simultaneous reduction in metal density is necessary for improving the electromechanical drive of a mobile robot and improving its characteristics in general. The paper presents a model and developed an algorithm for increasing the reliability and reducing the metal consumption of mechanical components of mobile robots. The method includes geometric, kinematic, dynamic, energy, technical and economic indicators calculations, as well as strength and stiffness calculations. The calculations were performed for a small mobile robot with an electromechanical transmission, and the results of a study of the reliability and strength characteristics of the shaft of the mobile robotics platform were presented. The case of turning a mobile robot with the realization of the maximum torque, which is transmitted to one of the tracks, is considered. Based on the kinematic scheme of the electric transmission, a solid-state model of one of its elements (the traction star shaft of the crawler motor) was developed, for which, based on the schematized Serensen-Kinasoshvili diagram, the margin of safety was determined. The proposed model has been examined and successfully used to construct the experimental samples of mobile robots
dc.format.extent80-85
dc.format.pages6
dc.identifier.citationМодель покращення міцнісних характеристик електромеханічного приводу мобільного робота / Р. В. Зінько, В. М. Теслюк, І. Я. Казимира, Д. В. Островка // Український журнал інформаційних технологій. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2022. — Том 4. — № 2. — С. 80–85.
dc.identifier.citationenA model for improving the strength characteristics of the electromechanical drive of a mobile robot / R. V. Zinko, V. M. Teslyuk, I. Ya. Kazymyra, D. V. Ostrovka // Ukrainian Journal of Information Technology. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2022. — Vol 4. — No 2. — P. 80–85.
dc.identifier.issn2707-1898
dc.identifier.urihttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/61549
dc.language.isouk
dc.publisherВидавництво Львівської політехніки
dc.publisherLviv Politechnic Publishing House
dc.relation.ispartofУкраїнський журнал інформаційних технологій, 2 (4), 2022
dc.relation.ispartofUkrainian Journal of Information Technology, 2 (4), 2022
dc.relation.references[1] Aleksandrov, V., Vetlugin, R., & Makarenko, A. (2018)Vzgliady voennykh spetcialistov SShA na boevoe primenenie nazemnykh robotekhnicheskikh kompleksov. Zarubezhnoe voennoe obozrenie, 6, 39–43. [In Russian].
dc.relation.references[2] Alves, R. M. F., & Lopes, C. R. (2016). Obstacle avoidance for mobile robots: A hybrid intelligent system based on fuzzy logic and artificial neural network. In Proc. of the 2016 IEEE Intern. Conf. on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), Vancouver, BC, Canada, 24-29 July 2016, 1038–1043. https://doi.org/10.1109/FUZZ-IEEE.2016.7737802
dc.relation.references[3] Bodianskii, Ye. V., et al. (2016). Analiz ta obroblennia potokiv danikh zasobami obchisliuvalnogo intelektu. Monografiia. Lviv: Vid-vo Lviv. politekhniki. [In Ukrainian].
dc.relation.references[4] Buchynskyi, M. Y., Gorik, O. V., Cherniavskyi, A. M., & Yakhin, S. V. (2017). Fundamentals of machine creation. Kharkiv: Publishing house "NTMT". [In Ukrainian].
dc.relation.references[5] Chen, C. L. P., Yu, D., & Liu, L. (2019). Automatic leaderfollower persistent formation control for autonomous surface vehicles. IEEE Access, 7, 12146–12155. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2886202
dc.relation.references[6] Denysyuk, P., Teslyuk, V., & Chorna, I. (2018). Development of mobile robot using LIDAR technology based on Arduino controller, 2018 XIV-th International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH), 240–244. https://doi.org/10.1109/MEMSTECH.2018.8365742
dc.relation.references[7] Dusan, Glavaski, Volf, Mario, & Bonkovic, Mirjana (2009). Robot motion planning using exact cell decomposition and potential field methods. Proceedings of the 9th WSEAS International conference on Simulation, modelling and optimization, World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS).
dc.relation.references[8] Ignatov, A. V., Bogomolov, S. N., & Fedianin, N. D. (2018). K voprosu o razvitii boevykh nazemnykh robototekhnicheskikh kompleksov. Tekhnologiia proizvodstva sistem i kompleksov. Izvestiia TulGU. Tekhnicheskie nauki, 11, 353–358. [In Russian].
dc.relation.references[9] Kellman, M., Rivest, F., Pechacek, A., Sohn, L., & Lustig, M. (2017). Barker-Coded node-pore resistive pulse sensing with built-in coincidence correction. 2017 IEEE Intern. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), New Orleans, LA, 1053–1057. https://doi.org/10.1109/ICASSP.2017.7952317
dc.relation.references[10] Kirkach, B. M., Konokhov, V. I., & Pogorilov, S. Y. (2012). Calculations on fatigue resistance. Kharkiv: NTU "KPI".
dc.relation.references[11] Korets, M. S., Tarara, A. M., & Tregub, I. G. (2001). Fundamentals of mechanical engineering. Kyiv, 144.
dc.relation.references[12] Matviichuk, K. V., Teslyuk, V. M., & Zelinskyy, A. Ya. (2016). Programming Model of Control Subsystem for Mobile Robotic Technical System. Scientific Bulletin of UNFU, 26(5), 325–333. https://doi.org/10.15421/40260551
dc.relation.references[13] Matviichuk, K., Teslyuk, V., & Teslyuk, T. (2016). Vision system model for mobile robotic systems. Proceeding of the KhIIh International Conference "Perspective Technologies and Methods in MEMS Design", MEMSTECH2016, 20-24 April 2016, Polyana, Lviv, Ukraine, 104–106. https://doi.org/10.1109/MEMSTECH.2016.7507529
dc.relation.references[14] Medina-Santiago, A., Morales-Rosales, L. A., HernándezGracidas, C. A., Algredo-Badillo, I., Pano-Azucena, A. D., & Orozco Torres, J. A. (2021). Reactive Obstacle – Avoidance Systems for Wheeled Mobile Robots Based on Artificial Intelligence. Applied Sciences, 11(14), 6468. https://doi.org/10.3390/app11146468
dc.relation.references[15] Mischuk, D. (2013). Review and analysis of robot designs for construction works. Mining, Construction, Road and Land Reclamation Machines, (82), 28–37. https://doi.org/10.26884/damu.a13827
dc.relation.references[16] Palagin, A. V., & Iakovlev, Iu. S. (2017). Osobennosti proektirovaniia kompiuternykh sistem na kristalle PLIS. Matematicheskie mashiny i sistemy, 2, 3–14. [In Russian].
dc.relation.references[17] Pavlov, V. M., Kryzhanovskyi, A. S., Borozenets, H. M. (2008). Machine details. Synopsis of lectures. Kyiv: NAU. [In Ukrainian].
dc.relation.references[18] Pavlyshche, V. T. (1993). Fundamentals of design and calculation of machine parts. Kyiv: High school. [In Ukrainian].
dc.relation.references[19] Pentagon Unmanned Systems Integrated Roadmap 2017-2042 (2018). USNI News. Retrieved from: https://news.usni.org/2018/08/30/pentagon-unmanned-systems-integratedroadmap-2017-2042
dc.relation.references[20] Pilsu, Kim, Eunji, Jung, Sua, Bae, Kangsik, Kim & Taikyong, Song, (2016). Barker-sequence-modulated golay coded excitation technique for ultrasound imaging. 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), Tours, 1–4. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2016.7728737
dc.relation.references[21] Pysarenko, H. S. (1993). Strength of Materials. Kyiv: H. S. Pysarenko, O. L. Kvitka, U. S. Umanskyi. Kyiv: High school. [In Ukrainian].
dc.relation.references[22] Stasenko, D. V., Ostrovka, D. V., & Teslyuk, V. M. (2021). Development of an autonomous control system for a mobile robotic system using artificial neural network models. Scientific Bulletin of UNFU, 31(6), 112–117. https://doi.org/10.36930/40310617
dc.relation.references[23] Tsmots, I. G., Teslyuk, V. M., & Vavruk, I. P. (2013). Hardware and software for controlling the movement of a mobile robotic system, in mater. 12th International Conference. The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics, CADSM2013, Lviv-Polyana, Ukraine, 368.
dc.relation.references[24] Tsmots, I. G., Teslyuk, V. M., Opotiak, Yu. V., Parcei, R. V., & Zinko, R. V. (2021). The basic architecture of mobile robotic platform with intelligent motion control system and data transmission protection. Ukrainian Journal of Information Technology, 3(2), 74–80. https://doi.org/10.23939/ujit2021.02.074
dc.relation.references[25] Tsmots, I., Teslyuk, V., & Vavruk, I. (2013). Hardware and software tools for motion control of mobile robotic system. 12th International Conference "The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics", CADSM 2013, 368 p.
dc.relation.references[26] Yang, L., Qi, J., Song, D., Xiao, J., Han, J., & Xia, Y. (2016). Survey of robot 3D path planning algorithms / J Control Sci Eng, 5 p. https://doi.org/10.1155/2016/7426913
dc.relation.references[27] Yusof, Y., Mansor, H. M. A. H., & Ahmad, A. (2016). Formulation of a lightweight hybrid ai algorithm towards self-learning autonomous systems. In Proc. of the 2016 IEEE Confer. on Systems, Process and Control (IC-SPC), Melaka, Malaysia, 16-18 December 2016, 142–147. https://doi.org/10.1109/SPC.2016.7920719
dc.relation.references[28] Zinko, R. V. (2014). Morphological environment for the study of technical systems. Monograph. Lviv: Lviv Polytechnic Publishing House. 386 p. [In Ukrainian].
dc.relation.references[29] Zinko, R., Korendiy, V. (2018). Modelling the motion of the drive motor-wheel of an electric vehicle, XVII International Scientific and Technical Conference "Vibrations in Engineering and Technology", Lviv, Ukraine, 56–57
dc.relation.referencesen[1] Aleksandrov, V., Vetlugin, R., & Makarenko, A. (2018)Vzgliady voennykh spetcialistov SShA na boevoe primenenie nazemnykh robotekhnicheskikh kompleksov. Zarubezhnoe voennoe obozrenie, 6, 39–43. [In Russian].
dc.relation.referencesen[2] Alves, R. M. F., & Lopes, C. R. (2016). Obstacle avoidance for mobile robots: A hybrid intelligent system based on fuzzy logic and artificial neural network. In Proc. of the 2016 IEEE Intern. Conf. on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), Vancouver, BC, Canada, 24-29 July 2016, 1038–1043. https://doi.org/10.1109/FUZZ-IEEE.2016.7737802
dc.relation.referencesen[3] Bodianskii, Ye. V., et al. (2016). Analiz ta obroblennia potokiv danikh zasobami obchisliuvalnogo intelektu. Monografiia. Lviv: Vid-vo Lviv. politekhniki. [In Ukrainian].
dc.relation.referencesen[4] Buchynskyi, M. Y., Gorik, O. V., Cherniavskyi, A. M., & Yakhin, S. V. (2017). Fundamentals of machine creation. Kharkiv: Publishing house "NTMT". [In Ukrainian].
dc.relation.referencesen[5] Chen, C. L. P., Yu, D., & Liu, L. (2019). Automatic leaderfollower persistent formation control for autonomous surface vehicles. IEEE Access, 7, 12146–12155. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2886202
dc.relation.referencesen[6] Denysyuk, P., Teslyuk, V., & Chorna, I. (2018). Development of mobile robot using LIDAR technology based on Arduino controller, 2018 XIV-th International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH), 240–244. https://doi.org/10.1109/MEMSTECH.2018.8365742
dc.relation.referencesen[7] Dusan, Glavaski, Volf, Mario, & Bonkovic, Mirjana (2009). Robot motion planning using exact cell decomposition and potential field methods. Proceedings of the 9th WSEAS International conference on Simulation, modelling and optimization, World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS).
dc.relation.referencesen[8] Ignatov, A. V., Bogomolov, S. N., & Fedianin, N. D. (2018). K voprosu o razvitii boevykh nazemnykh robototekhnicheskikh kompleksov. Tekhnologiia proizvodstva sistem i kompleksov. Izvestiia TulGU. Tekhnicheskie nauki, 11, 353–358. [In Russian].
dc.relation.referencesen[9] Kellman, M., Rivest, F., Pechacek, A., Sohn, L., & Lustig, M. (2017). Barker-Coded node-pore resistive pulse sensing with built-in coincidence correction. 2017 IEEE Intern. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), New Orleans, LA, 1053–1057. https://doi.org/10.1109/ICASSP.2017.7952317
dc.relation.referencesen[10] Kirkach, B. M., Konokhov, V. I., & Pogorilov, S. Y. (2012). Calculations on fatigue resistance. Kharkiv: NTU "KPI".
dc.relation.referencesen[11] Korets, M. S., Tarara, A. M., & Tregub, I. G. (2001). Fundamentals of mechanical engineering. Kyiv, 144.
dc.relation.referencesen[12] Matviichuk, K. V., Teslyuk, V. M., & Zelinskyy, A. Ya. (2016). Programming Model of Control Subsystem for Mobile Robotic Technical System. Scientific Bulletin of UNFU, 26(5), 325–333. https://doi.org/10.15421/40260551
dc.relation.referencesen[13] Matviichuk, K., Teslyuk, V., & Teslyuk, T. (2016). Vision system model for mobile robotic systems. Proceeding of the KhIIh International Conference "Perspective Technologies and Methods in MEMS Design", MEMSTECH2016, 20-24 April 2016, Polyana, Lviv, Ukraine, 104–106. https://doi.org/10.1109/MEMSTECH.2016.7507529
dc.relation.referencesen[14] Medina-Santiago, A., Morales-Rosales, L. A., HernándezGracidas, C. A., Algredo-Badillo, I., Pano-Azucena, A. D., & Orozco Torres, J. A. (2021). Reactive Obstacle – Avoidance Systems for Wheeled Mobile Robots Based on Artificial Intelligence. Applied Sciences, 11(14), 6468. https://doi.org/10.3390/app11146468
dc.relation.referencesen[15] Mischuk, D. (2013). Review and analysis of robot designs for construction works. Mining, Construction, Road and Land Reclamation Machines, (82), 28–37. https://doi.org/10.26884/damu.a13827
dc.relation.referencesen[16] Palagin, A. V., & Iakovlev, Iu. S. (2017). Osobennosti proektirovaniia kompiuternykh sistem na kristalle PLIS. Matematicheskie mashiny i sistemy, 2, 3–14. [In Russian].
dc.relation.referencesen[17] Pavlov, V. M., Kryzhanovskyi, A. S., Borozenets, H. M. (2008). Machine details. Synopsis of lectures. Kyiv: NAU. [In Ukrainian].
dc.relation.referencesen[18] Pavlyshche, V. T. (1993). Fundamentals of design and calculation of machine parts. Kyiv: High school. [In Ukrainian].
dc.relation.referencesen[19] Pentagon Unmanned Systems Integrated Roadmap 2017-2042 (2018). USNI News. Retrieved from: https://news.usni.org/2018/08/30/pentagon-unmanned-systems-integratedroadmap-2017-2042
dc.relation.referencesen[20] Pilsu, Kim, Eunji, Jung, Sua, Bae, Kangsik, Kim & Taikyong, Song, (2016). Barker-sequence-modulated golay coded excitation technique for ultrasound imaging. 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), Tours, 1–4. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2016.7728737
dc.relation.referencesen[21] Pysarenko, H. S. (1993). Strength of Materials. Kyiv: H. S. Pysarenko, O. L. Kvitka, U. S. Umanskyi. Kyiv: High school. [In Ukrainian].
dc.relation.referencesen[22] Stasenko, D. V., Ostrovka, D. V., & Teslyuk, V. M. (2021). Development of an autonomous control system for a mobile robotic system using artificial neural network models. Scientific Bulletin of UNFU, 31(6), 112–117. https://doi.org/10.36930/40310617
dc.relation.referencesen[23] Tsmots, I. G., Teslyuk, V. M., & Vavruk, I. P. (2013). Hardware and software for controlling the movement of a mobile robotic system, in mater. 12th International Conference. The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics, CADSM2013, Lviv-Polyana, Ukraine, 368.
dc.relation.referencesen[24] Tsmots, I. G., Teslyuk, V. M., Opotiak, Yu. V., Parcei, R. V., & Zinko, R. V. (2021). The basic architecture of mobile robotic platform with intelligent motion control system and data transmission protection. Ukrainian Journal of Information Technology, 3(2), 74–80. https://doi.org/10.23939/ujit2021.02.074
dc.relation.referencesen[25] Tsmots, I., Teslyuk, V., & Vavruk, I. (2013). Hardware and software tools for motion control of mobile robotic system. 12th International Conference "The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics", CADSM 2013, 368 p.
dc.relation.referencesen[26] Yang, L., Qi, J., Song, D., Xiao, J., Han, J., & Xia, Y. (2016). Survey of robot 3D path planning algorithms, J Control Sci Eng, 5 p. https://doi.org/10.1155/2016/7426913
dc.relation.referencesen[27] Yusof, Y., Mansor, H. M. A. H., & Ahmad, A. (2016). Formulation of a lightweight hybrid ai algorithm towards self-learning autonomous systems. In Proc. of the 2016 IEEE Confer. on Systems, Process and Control (IC-SPC), Melaka, Malaysia, 16-18 December 2016, 142–147. https://doi.org/10.1109/SPC.2016.7920719
dc.relation.referencesen[28] Zinko, R. V. (2014). Morphological environment for the study of technical systems. Monograph. Lviv: Lviv Polytechnic Publishing House. 386 p. [In Ukrainian].
dc.relation.referencesen[29] Zinko, R., Korendiy, V. (2018). Modelling the motion of the drive motor-wheel of an electric vehicle, XVII International Scientific and Technical Conference "Vibrations in Engineering and Technology", Lviv, Ukraine, 56–57
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1109/FUZZ-IEEE.2016.7737802
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2886202
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1109/MEMSTECH.2018.8365742
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1109/ICASSP.2017.7952317
dc.relation.urihttps://doi.org/10.15421/40260551
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1109/MEMSTECH.2016.7507529
dc.relation.urihttps://doi.org/10.3390/app11146468
dc.relation.urihttps://doi.org/10.26884/damu.a13827
dc.relation.urihttps://news.usni.org/2018/08/30/pentagon-unmanned-systems-integratedroadmap-2017-2042
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1109/ULTSYM.2016.7728737
dc.relation.urihttps://doi.org/10.36930/40310617
dc.relation.urihttps://doi.org/10.23939/ujit2021.02.074
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1155/2016/7426913
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1109/SPC.2016.7920719
dc.rights.holder© Національний університет “Львівська політехніка”, 2022
dc.subjectавтоматизована механічна трансмісія
dc.subjectоцінювання параметрів
dc.subjectперемикач швидкостей
dc.subjectмобільний робот
dc.subjectелектромеханічний привод
dc.subjectautomated mechanical transmission
dc.subjectparameter estimation
dc.subjectshift gear
dc.subjectmobile robot
dc.subjectelectromechanical drive
dc.titleМодель покращення міцнісних характеристик електромеханічного приводу мобільного робота
dc.title.alternativeA model for improving the strength characteristics of the electromechanical drive of a mobile robot
dc.typeArticle

Files

Original bundle
Now showing 1 - 2 of 2
No Thumbnail Available
Name:
2022v4n2_Zinko_R_V-A_model_for_improving_the_80-85.pdf
Size:
1.74 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
2022v4n2_Zinko_R_V-A_model_for_improving_the_80-85__COVER.png
Size:
1.85 MB
Format:
Portable Network Graphics
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.88 KB
Format:
Plain Text
Description: