Динамические испытания

Испытательный полигон для наземных РТК (массой до 1000 кг)

Предназначение:

Проведение комплексных испытаний наземных мобильных роботов (малогабаритных робототехнических платформ) легких классов (массой до 1000 кг).

Особенности и преимущества:

Реконфигурируемый испытательный полигон соответствует по размерам испытуемым мобильным роботам и обеспечивает проведение комплексных испытаний в любых погодных и сезонных условиях с возможностью получения точных количественных оценок функциональных характеристик испытываемых мобильных роботов.
Для создания полигона использован принцип модульного построения, при котором каждый модуль предназначен для проведения испытаний определенной функциональной характеристики мобильного робота. При этом все модули выполнены таким образом, что могут соединяться между собой сборочными операциями с помощью крепежных элементов в жестко скрепленную единую сборно­разборную конструкцию и создавать таким образом любую линейную или замкнутую траекторию для проведения одиночных или повторяющихся прохождений в соответствии с требуемой программой испытаний. 
Реконфигурируемый полигон может быть перемещен в закрытое лабораторное помещение при необходимости исключить влияние естественных погодных условий на ход и результаты испытаний или, наоборот, создать требуемые параметры воздействующих климатических факторов, недостижимых в естественных условиях, например, для проведения испытаний характеристик мобильного робота при внешних воздействующих факторах, соответствующих летнему сезону, таких как, например, температура и влажность, в период зимних холодов или для создания экстремальных условий эксплуатации. Для получения количественных показателей функциональных характеристик испытываемых мобильных роботов на модули полигона устанавливаются датчики и/или иное контрольно-измерительное и видео оборудование, объединённое в единую сеть автоматической регистрации и контроля.

Фиг. 1- модули наклонных поверхностей с покрытиями из сыпучих грунтов

<p><big>Фиг. 1- модули наклонных поверхностей с покрытиями из сыпучих грунтов</big></p>

Фиг. 2 - наклонный резервуар для сыпучих материалов

<p><big>Фиг. 2 - наклонный резервуар для сыпучих материалов</big></p>

Фиг. 3 - горизонтальный резервуар для сыпучих материалов

<p><big>Фиг. 3 - горизонтальный резервуар для сыпучих материалов</big></p>

Фиг. 4 - эскарп

<p><big>Фиг. 4 - эскарп</big></p>

Фиг. 5 - модуль наклонных поверхностей и лестничных маршей с бетонным покрытием

<p><big>Фиг. 5 - модуль наклонных поверхностей и лестничных маршей с бетонным покрытием</big></p>

Фиг. 6 - наклонная поверхность с бетонным покрытием

<p><big>Фиг. 6 - наклонная поверхность с бетонным покрытием</big></p>

Фиг. 7 - горизонтальная поверхность с бетонным покрытием

<p><big>Фиг. 7 - горизонтальная поверхность с бетонным покрытием</big></p>

Фиг. 8 - лестничные марши с бетонным покрытием

<p><big>Фиг. 8 - лестничные марши с бетонным покрытием</big></p>

Фиг. 9 - модуль бассейна

<p><big>Фиг. 9 - модуль бассейна</big></p>

Фиг. 10 - настил

<p><big>Фиг. 10 - настил</big></p>

Фиг. 11 -модуль элементов железной дороги

<p><big>Фиг. 11 -модуль элементов железной дороги</big></p>

Фиг. 12- модуль поверхности, имитирующей рельеф сильнопересечённой местности

<p><big>Фиг. 12- модуль поверхности, имитирующей рельеф сильнопересечённой местности</big></p>

Фиг. 13 - модуль реконфигурируемых помещений

<p><big>Фиг. 13 - модуль реконфигурируемых помещений</big></p>

Фиг. 14 -вариант взаимного расположения модулей и траектории их преодоления

<p><big>Фиг. 14 -вариант взаимного расположения модулей и траектории их преодоления</big></p>

На рисунках в качестве характеристик размеров использованы величины А (горизонтальные размеры) и Н (высота). Базовые значения А=3м и Н=1,4м. Эти значения могут варьироваться в зависимости от класса испытываемых РТК.

На Фиг. 1 показаны варианты исполнения модулей наклонных поверхностей с покрытиями из сыпучих грунтов, например, с глиной 1, гравием 2 и песком 3. Модули собираются из наклонных резервуаров 4 (Фиг. 2) и горизонтального резервуара 5 (Фиг. 3) и/или эскарпа 6 (Фиг. 4).

Наклонные резервуары 4 изготавливаются, например, в четырёх исполнениях, угол α в которых принимает значения 20°, 25°, 30° и 40°. Эскарпы 6 изготавливаются в двух исполнениях с углом β, который принимает значения 45° и 60°. Составные части модуля 4, 5, 6 комбинируются с произвольным взаимным расположением и жестко соединяются при помощи болтового соединения 7, а затем образованный резервуар заполняется любым сыпучим материалом.

На Фиг. 5 показан модуль 10 наклонных поверхностей и лестничных маршей с бетонным покрытием. Модуль собирается из наклонных поверхностей 11 (Фиг. 6), горизонтальной поверхности 12 (Фиг. 7) и лестничных маршей 13 (Фиг. 8) с бетонным покрытием. Наклонные поверхности 11 изготавливаются в двух исполнениях, угол ¥ в которых принимает значения 20° и 30°. Составные части 11, 12, 13 модуля 10 комбинируются с произвольным взаимным расположением и соединяются при помощи болтовых соединений 7. На рисунке 5 показан вариант исполнения модуля с углами 20° и 30°.

На Фиг. 9 показан модуль бассейна 14 переменной глубины, представляющий собой конструктивный узел из нескольких составных частей, включающий наклонные поверхности для заезда 15 и резервуар бассейна 16 с возможностью заполнения текучими или сильно сыпучими материалами на глубину до 600 мм, а также для заполнения его льдом. Модуль выполнен из листового металла в виде поддона с бортами, установленного на металлический каркас 8. Резервуар бассейна поделён на две равные по площади дна части. Заезды в бассейн и заезд из одной части бассейна в другую осуществлены посредствам наклонных поверхностей крутизной 15°. Высота борта бассейна предотвращает выплескивание содержимого бассейна при сильном волнении во время проведения испытаний.

На Фиг. 10 показан конструктивный узел полигона - настил (базовый) 17, выполненный в виде металлического каркаса 8, который может быть заполнен любым сыпучим грунтом, деревянными досками или металлическим листом. Настилы предназначены для построения испытательной траектории и сборки полигона в единую конструкцию. Размер настила определяется размером металлического каркаса и является соразмерным с остальными составными частями модулей для обеспечения возможности их сборки в любом порядке.

На Фиг. 11 показан модуль элементов железной дороги 18, представляющий собой участки железнодорожного полотна 19, уложенные на грунт или на гравийную насыпь 20, расположенные на общем настиле 17 с размерами, кратными базовому настилу.

На Фиг. 12 показан модуль поверхности, имитирующей рельеф сильнопересечённой местности 21, представляющий собой выступы 22, расположенные в произвольном порядке и установленные на общем настиле 17.

На Фиг. 13 показан модуль реконфигурируемых помещений 23, представляющий собой металлический каркас 24 с вертикальными перекрытиями 25. Перекрытия выполнены в виде прямоугольных пластин и представляют собой глухие панели, панели с вмонтированными дверьми 26 различных типов и панели с различными вмонтированными окнами 27. Перекрытия внутри модуля могут быть переставлены необходимым образом для создания различных размеров помещений и размещения в них различных препятствий.

Все модули выполнены на базе однотипных каркасов с одинаковыми размерами плоскости стыка 28 с высотой h (показана на Фиг. 2) и шириной плоскости стыка кратной размеру А (Фиг. 2) и единообразно расположенными отверстиями для установки болтов 9 для соединения модулей и настилов.

На Фиг. 14 показан вариант взаимного расположения модулей и один из вариантов траектории их преодоления. Траектория показана пунктирной линией с началом Он и концом Ок. Показанный вариант траектории пролегает через все описанные выше модули. Модули скрепляются между собой и с настилами накладками 29, 30 и болтами 31, как показано соответственно на видах Б (плоская накладка) и В (угловая накладка) на Фиг. 14. При необходимости модули могут быть переставлены для составления замкнутой траектории, при этом замкнутость траектории может быть также достигнута путём разворота на одном из модулей или настиле с последующим движением в обратном направлении.

Сборка полигона осуществляется следующим образом. В соответствии с программой испытаний определяется конфигурация полигона, т.е. формируется траектория, задается последовательность расстановки модулей и настилов. Затем модули и настилы стыкуются и жестко скрепляются между собой плоскими или угловыми накладками с помощью болтов.

Полигон позволяет проверить следующие характеристики мобильных робототехнических комплексов:

  • проходимость горизонтальных и находящихся под наклоном к горизонтали поверхностей с различными типами покрытия;
  • преодоление пороговых препятствий различной высоты и взаимного расположения;
  • проходимость затопленных участков;
  • время непрерывной работы и затраты энергии при работе в условиях повышенных нагрузок на приводы мобильных роботов;
  • скорость прохождения отдельных препятствий;
  • управляемость и маневренность при прохождении препятствий;
  • степень универсализации робота при преодолении различных препятствий;
  • способность и точность движения по заданной траектории в дистанционном режиме управления оператором от пульта дистанционного управления и в автоматическом режиме управления;
  • способность и точность движения в замкнутом пространстве с различными условиями освещения и при наличии произвольных препятствий в дистанционном и автоматическом режимах управления.