A Dynamicly Consistent Model of Normal Reactions at Points of a Mobile Platform Contact with a Surface Taking Account of the Design of Mecanum Wheels and Multicomponent Friction

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article investigates the influence of the dependence of normal reactions on motion parameters on the dynamics of a mobile platform by taking into account the design of mecanum wheels and multicomponent friction. To describe the dependence of normal reactions on motion parameters, the theorems on the change in momentum and angular momentum written for the mecanum platform are used. The influence of normal reactions on the dynamics of the mecanum platform is estimated from the results of numerical simulation. The mecanum platform dynamics model takes into account the design of the mecanum wheels and multicomponent friction. The multicomponent friction model proposed by V.F. Zhuravlev that takes into account sliding and spinning is considered. Estimates of the maximum deviations of the normal reactions of the supports, due to the dynamics of the mecanum platform, from the values of the normal reactions calculated for the mobile platform at rest (equal to 16.7% for KUKA youBot robot) are given. Inequalities that limit the maximum values of the control moments, under which the contacting rollers of the mecanum wheels do not come off from the supporting surface are obtained. Based on the simulation results, it is shown that the normal responses are changed by 5–6% of the normal response value calculated in the case of the mecanum platform at rest, which corresponds to the obtained estimates. These changes in normal reactions can lead to a decrease in the accuracy of the movement of the mecanum platform obtained with program control.

About the authors

G. R. Saipulaev

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”, 111250, Moscow, Russia

Email: saypulaevgr@mail.ru
Россия, Москва

B. I. Adamov

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”, 111250, Moscow, Russia

Email: adamoff.b@yandex.ru
Россия, Москва

A. I. Kobrin

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”, 111250, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: kobrinai@yandex.ru
Россия, Москва

References

  1. Мартыненко Ю.Г., Формальский А.М. О движении мобильного робота с роликонесущими колесами // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2007. № 6. С. 142–149.
  2. Borisov A.V., Kilin A.A., Mamaev I.S. An omni-wheel vehicle on a plane and a sphere // Rus. J. Nonlin. Dyn. 2011. V. 7. № 4. P. 785–801. https://doi.org/10.20537/nd1104004
  3. Adamov B.I. A Study of the Controlled Motion of a Four-wheeled Mecanum Platform // Rus. J. Nonlin. Dyn. 2018. V. 14. № 2. P. 265–290. https://doi.org/10.20537/nd180209
  4. Gfrerrer A. Geometry and kinematics of the Mecanum wheel // Computer Aided Geometric Design. 2008. V. 25. № 9. P. 784–791. https://doi.org/10.1016/j.cagd.2008.07.008
  5. Adamov B.I., Saypulaev G.R. Research on the Dynamics of an Omnidirectional Platform Taking into Account Real Design of Mecanum Wheels (as Exemplified by KUKA youBot) // Rus. J. Nonlin. Dyn. 2020. V. 16. № 2. P. 291–307. https://doi.org/10.20537/nd200205.
  6. Adamov B.I., Saypulaev G.R. A Study of the Dynamics of an Omnidirectional Platform, Taking into Account the Design of Mecanum Wheels and Multicomponent Contact Friction // 2020 International Conference Nonlinearity, Information and Robotics (NIR). IEEE. 2020. https://doi.org/10.1109/nir50484.2020.9290193.
  7. Adamov B.I., Saypulaev G.R. Influence of Dissipative Forces and the Design of Mecanum-Wheels on the Omnidirectional Platform Dynamics // 2021 International Conference “Nonlinearity, Information and Robotics” (NIR). IEEE. 2021. https://doi.org/10.1109/nir52917.2021.9666053.
  8. Zhuravlev V.Ph., Klimov D.M. Global motion of the celt // Mech. Solids. 2008. V. 43. № 3. P. 320–327. https://doi.org/10.3103/s0025654408030023
  9. Kireenkov A.A., Semendyaev S.V., Filatov V.F. Experimental study of coupled twodimensional models of sliding and spinning friction // Mech. Solids. 2010. V. 45. № 6. P. 921–930. https://doi.org/10.3103/s0025654410060142
  10. Bayar G., Ozturk S. Investigation of The Effects of Contact Forces Acting on Rollers of a Mecanum Wheeled Robot // Mechatronics. 2020. V. 72. P. 102467. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2020.102467
  11. Giurgiu T., Puica C., Pupaza C. et al. Mecanum wheel modeling for studying roller-ground contact issues // U.P.B. Sci. Bull. 2017. V. 79. № 2. P. 147–158.
  12. Zobova A.A. A review of models of distributed dry friction // J. Appl. Math. Mech. 2016. V. 80. № 2. P. 141–148. https://doi.org/10.1016/j.jappmathmech.2016.06.008
  13. Иванов А.П. Об общих принципах механики в системах с трением // Сборник научно-методических статей. Т. 27. М.: МГУ, 2009. С. 69–83.
  14. Иванов А.П. Основы теории систем с трением. М., Ижевск: НИЦ “РХД”, ИКИ. 2011. 304 с.
  15. Розенблат Г.М. Динамические системы с сухим трением. М., Ижевск: НИЦ “РХД”. 2006. 204 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (161KB)
Indexing metadata
3.

Download (235KB)
Indexing metadata
4.

Download (263KB)
Indexing metadata
5.

Download (123KB)
Indexing metadata
6.

Download (129KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Г.Р. Сайпулаев, Б.И. Адамов, А.И. Кобрин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».