madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1408Research Article2.5.11. Наземные транспортно-технологические средства и комплексыНаучно-методический аппарат обоснования требований к конструктивным параметрам и режимам работы колёсных движителей планетоходовScientific and methodological apparatus for substantiating requirements for planetary rovers wheels design parameters and operating modesБыковАртём ИвановичBykovArtyom I.

инженер-конструктор-схемотехник 1 категории

design-circuit engineer

bykovartem1994@yandex.ruфилиал АО "НПО Лавочкина" в г. КалугеРоссияAffiliate of Lavochkin AssociationRussian Federation20242412202404(42)66Copyright © Быков А.И., 20242024Быков А.И.Bykov A.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.adi-madi.ru/madi/article/view/1408

В статье рассмотрены методы, алгоритмы и модели, которые позволяют сформировать обоснованный выбор конструктивных параметров и режимов работы колёсных движителей шасси планетохода для повышения проходимости и подвижности при перемещении по слабосвязанному грунту в условиях пониженной гравитации. Приведён анализ эксплуатации планетоходов на поверхности Марса, а также результатов наземной экспериментальной отработки шасси и колёсных движителей планетоходов при имитации пониженной гравитации. На основе результатов экспериментальных исследований описаны причины снижения сцепления колёсных движителей планетоходов со слабосвязанным грунтом в условиях пониженной гравитации. Представлены модели и алгоритм выбора конструктивных параметров грунтозацепов колёсных движителей для повышения сцепления колёсных движителей планетохода при движении по слабосвязанному грунту. Разработаны модели и закон управления распределением подводимой мощности к колёсным движителям шасси планетохода при перемещении по слабосвязанному грунту в условиях пониженной гравитации. Результаты, представленные в данной работе, позволяют повысить проходимость и подвижность шасси планетоходов при движении в условиях слабосвязанного грунта и пониженной гравитации.

The article considers methods, algorithms and models that make it possible to form a reasonable choice of design parameters and operating modes of the wheeled propellers of the planetary rover chassis to increase cross-country ability and mobility when moving on loosely connected ground in conditions of reduced gravity. The analysis of the operation of planetary rovers on the surface of Mars, as well as the results of ground-based experimental testing of the landing gear and wheeled propellers of planetary rovers in imitation of reduced gravity, is presented. Based on the results of experimental studies, the reasons for the decrease in the adhesion of the wheeled propellers of planetary rovers with loosely bonded soil in conditions of reduced gravity are described. Models and an algorithm for selecting the design parameters of the ground hooks of wheel thrusters to increase the adhesion of the wheel thrusters of the planetoid when moving on loosely connected ground are presented. Models and a law for controlling the distribution of power supplied to the wheeled propellers of the planetary rover chassis when moving on loosely connected ground in conditions of reduced gravity have been developed. The results presented in this paper make it possible to increase the patency and mobility of the landing gear of planetary rovers when moving in conditions of loosely bonded soil and low gravity.

планетоходпроходимость и подвижность шасси планетоходаконструктивные параметры грунтозацепов колёсных движителейрегулирование подводимой мощности к колёсным движителямдвижение по слабосвязанному грунтуplanetary rovercross-country ability and mobility of the planetary rover chassisdesign parameters of the ground hooks of the wheel thrustersregulation of the power supplied to the wheel thrustersmovement on loosely connected groundReferencesАнализ подвижности марсоходов для разработки систем передвижения и алгоритмов управления планетоходами нового поколения / М. И. Маленков, В. А. Волов, Н. К. Гусева, Е. А. Лазарев // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 1(162). – С. 82-95. – EDN TNACPZ.Malenkov M.I., Volov V.A., Guseva N.K., Lazarev E.A. Analiz podvizhnosti marsohodov dlya razrabotki sistem peredvizheniya i algoritmov upravleniya planetohodami novogo pokoleniya (Analysis of the mobility of rovers for the development of movement systems and control algorithms for next-generation planetary rovers) Izvestiya YUFU. Tekhnicheskie nauki. 2015. №1 (162). pp. 82-95.Niksirat, P. Characterizing the effects of reduced gravity on rover wheel-soil interactions using computer vision techniques / P. Niksirat, K. Skonieczny, A.A.F. Nassiraei // 2019 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Montreal, Quebec, Canada, May 20-24, 2019. – P. 4739-4745. – DOI 10.1109/ICRA.2019.8793895.Niksirat P., Skonieczny K., Nassiraei A.A.F. Characterizing the effects of reduced gravity on rover wheel-soil interactions using computer vision techniques. In: 2019 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp. 4739–4745. Montreal, Quebec, Canada (May 20, 2019 - May 24, 2019).Быков, А. И. Результаты сравнительного анализа влияния способов имитации пониженной гравитации на динамику взаимодействия колесного движителя с грунтом / А. И. Быков // Двойные технологии. – 2022. – № 3(100). – С. 49-53. – EDN DHMKAA.Bykov A.I. Rezul'taty sravnitel'nogo analiza vliyaniya sposobov imitacii ponizhennoj gravitacii na dinamiku vzaimodejstviya kolesnogo dvizhitelya s gruntom (The results of a comparative analysis of the effect of methods of simulating reduced gravity on the dynamics of interaction of a wheeled propulsion system with the ground) Dvojnye tekhnologii. – 2022. – №3 (100). – pp. 50-54.Skonieczny, Krzysztof. A Grouser Spacing Equation for Determining Appropriate Geometry of Planetary Rover Wheels / Krzysztof Skonieczny, Scott J. Moreland, David S. Wettergreen // IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. – 2012. – P. 5065-5070. – DOI 10.1109/IROS.2012.6386203.Krzysztof Skonieczny, Scott J. Moreland, David S. Wettergreen A Grouser Spacing Equation for Determining Appropriate Geometry of Planetary Rover Wheels / 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. – p.5065-5070.Design of wheels with grousers for planetary rovers traveling over loose soil / Masataku Sutoh, Kenji Nagaoka, Keiji Nagatani, Kazuya Yoshida // Journal of Terramechanics. – 2013. – Vol. 50. – P. 345-353. – DOI 10.1016/j.jterra.2013.05.002.Masataku Sutoh, Kenji Nagaoka, Keiji Nagatani, Kazuya Yoshida Design of wheels with grousers for planetary rovers traveling over loose soil // Journal of Terramechanics 50 (2013) 345–353.Быков, А. И. Результаты анализа тяговой динамики и устойчивости движения планетохода для определения граничных конструктивных параметров специальных колесных шасси / А. И. Быков, А. В. Артемьев // Робототехника и техническая кибернетика. – 2022. – Т. 10, № 1. – С. 64-72. – DOI 10.31776/RTCJ.10107. – EDN XYNBQY.Bykov A.I., Artem'ev A.V. Rezul'taty analiza tyagovoj dinamiki i ustojchivosti dvizheniya planetohoda dlya opredeleniya granichnyh konstruktivnyh parametrov special'nyh kolesnyh shassi (The results of the analysis of traction dynamics and stability of the planetary rover movement to determine the boundary design parameters of special wheeled chassis) Robototekhnika i tekhnicheskaya kibernetika. – 2022. – T. 10. № 1. – pp. 64-72.Агейкин, Я.С. Проходимость автомобилей / Я.С. Агейкин. – Москва: Машиностроение, 1981. – 232 с.Agejkin YA.S. Prohodimost' avtomobilej (Vehicle traffic). – M.: Mashinostroenie, 1981. – 232 P.Котиев, Г. О. Закон распределения мощности по колесам для транспортного робототехнического комплекса / Г. О. Котиев, В. А. Горелов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2010. – № 3(104). – С. 124-127. – EDN LMCOSH.Kotiev, G.O. Zakon raspredeleniya moshchnosti po kolesam dlya transportnogo robototekhnicheskogo kompleksa (The law of power distribution on wheels for a transport robotic complex) Izvestiya YUzhnogo federal'nogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2010. T. 3. № 104. pp. 124-127.Энергоэффективное распределение подводимой мощности к колесам планетохода при прямолинейном движении с ограничением свободной тяги движителя / Х. Чжэн, Г. О. Котиев, Б. Б. Косицын, Р. Л. Газизуллин // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2022. – № 4(139). – С. 113-123. – DOI 10.46960/1816-210X_2022_4_113. – EDN KKYGHJ..CHzhen Huajyuj, Kotiev G.O., Kosicyn B.B., Gazizullin R.L. Energoeffektivnoe raspredelenie podvodimoj moshchnosti k kolesam planetohoda pri pryamolinejnom dvizhenii s ogranicheniem svobodnoj tyagi dvizhitelya (Energy-efficient distribution of the supplied power to the wheels of the planetary rover in rectilinear motion with limited free thrust of the propulsion) Trudy NGTU im. R. E. Alekseeva. 2022. №4 (139). pp. 113-123.Gonzalez, Ramon. Improving rover mobility through traction control: simulating rovers on the Moon / Ramon Gonzalez, Dimi Apostolopoulos, Karl Iagnemma // Autonomous Robots. – 2019. – Vol. 43. – P. 1977-1988. – DOI 10.1007/s10514-019-09846-3.Ramon Gonzalez, Dimi Apostolopoulos, Karl Iagnemma Improving rover mobility through traction control: simulating rovers on the Moon // Autonomous Robots, Volume 43, pages 1977–1988, (2019).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.