Багатофункціональний чотириногий робот
| dc.contributor.advisor | Галаган, Роман Михайлович | |
| dc.contributor.author | Сакута, Анастасія Анатоліївна | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-19T14:22:26Z | |
| dc.date.available | 2026-02-19T14:22:26Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description.abstract | У сучасну епоху стрімкого розвитку інтелектуальних роботизованих систем чотириногі роботи займають особливе місце завдяки своїй високій маневреності та здатності адаптуватися до складних, небезпечних умов (зокрема, у військовій та пошуково-рятувальній сферах). Актуальність дослідження зумовлена подвійною потребою: у створенні доступних прототипів для навчання та у розробці універсальної апаратно-програмної основи, яку можна швидко та бюджетно модифікувати під спеціалізовані завдання (наприклад, інтеграція тепловізора, GPS, потужніших двигунів). Існуючі промислові аналоги, як-от Spot, є надто дорогими та мають закриту архітектуру, що унеможливлює їх широке використання як бази для R&D-прототипування в освітніх та дослідницьких установах. Саме тому розробка доступного і модифікованого прототипу має важливе стратегічне та практичне значення. Мета та завдання дослідження. Метою роботи є створення та дослідження прототипу багатофункціонального чотириногого робота, який здатний здійснювати пересування за розробленими алгоритмами та служити доступною основою для подальшого розширення функціональності в напрямку автономного керування й використання у спеціалізованих місіях. Для досягнення поставленої мети роботи потрібно вирішити ряд завдань: • провести аналіз сучасних чотириногих роботів і визначити основні принципи їхньої побудови та руху; • адаптувати наявну 3D-модель під технічні вимоги прототипу; • розробити систему керування рухом на базі мікроконтролера та сервоприводів; • розробити власний програмний код та алгоритм координування кінцівок для реалізації базових рухів та статичного балансування; • протестувати алгоритм руху на фізичному прототипі та оцінити стабільність його роботи; • визначити напрями подальшої модифікації системи під спеціалізоване корисне навантаження. Об'єкт дослідження. Об'єктом дослідження є процес функціонування мобільної чотириногої роботизованої платформи під час виконання базових рухів по рівних і злегка нерівних поверхнях, а також процес її адаптації до інтеграції різного типу корисного навантаження та спеціалізованих сенсорних систем. Предмет дослідження. Предметом дослідження є багатофункціональний чотириногий робот. Методи дослідження. Для вирішення поставлених задач проведено аналіз інформації про існуючі конструкції та стратегії керування чотириногими роботами. Здійснено кінематичні розрахунки системи, адаптацію та моделювання механічної конструкції, розробку програмного коду для мікроконтролера (Arduino Mega). Основні методи включають експериментальне визначення статичного балансування та тестування ітераційного алгоритму для оцінки стабільності прототипу. Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна полягає у практичній реалізації прототипу чотириногого робота на основі спрощеної, але ефективної архітектури, а також у створенні власного програмного коду та алгоритму, який забезпечує послідовне координування роботи 12 сервоприводів та статичне балансування. Новизна створеної системи полягає у розробці відкритої, модульної платформи, яка є бюджетною основою для прототипування спеціалізованих мобільних комплексів. Публікації. За використанням отриманих знань та результатів у кваліфікаційній роботі магістра було опубліковано працю конференції «Чотириногі роботи з функцією голосового управління» у збірник праць ХXI Науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Ефективність та Автоматизація інженерних рішень у приладобудуванні». Також написана стаття "Перспективи розвитку чотириногих роботів із голосовим управлінням" в журналі категорії Б «Вісник Херсонського національного технічного університету» № 4/2025 | |
| dc.description.abstractother | In the modern era of rapid development of intelligent robotic systems, quadrupedal robots occupy a special place due to their high maneuverability and ability to adapt to complex, dangerous conditions (in particular, in the military and search and rescue fields). The relevance of the research is determined by a dual need: to create affordable prototypes for training and to develop a universal hardware and software platform that can be quickly and inexpensively modified for specialized tasks (e.g., integration of a thermal imager, GPS, more powerful engines). Existing industrial analogues, such as Spot, are too expensive and have a closed architecture, which makes it impossible to use them widely as a basis for R&D prototyping in educational and research institutions. That is why the development of an affordable and modifiable prototype is of great strategic and practical importance. Research objectives and tasks. The aim of the work is to create and study a prototype of a multifunctional quadrupedal robot that is capable of moving according to developed algorithms and serving as an affordable basis for further expansion of functionality in the direction of autonomous control and use in specialized missions. To achieve the set goal, a number of tasks need to be solved: • analyze modern quadrupedal robots and determine the basic principles of their construction and movement; • adapt the existing 3D model to the technical requirements of the prototype; • develop a motion control system based on a microcontroller and servo drives; • develop proprietary software code and limb coordination algorithm for basic movements and static balancing; • test the movement algorithm on a physical prototype and evaluate its stability; • determine directions for further modification of the system for specialized payloads. Object of study. The object of study is the process of functioning of a mobile quadruped robotic platform during the performance of basic movements on flat and slightly uneven surfaces, as well as the process of its adaptation to the integration of various types of payloads and specialized sensor systems. Subject of the study. The subject of the study is a multifunctional quadruped robot. Research methods. To solve the set tasks, an analysis of information on existing designs and control strategies for quadrupedal robots was carried out. Kinematics calculations of the system, adaptation and modeling of the mechanical design, and development of software code for the microcontroller (Arduino Mega) were performed. The main methods include experimental determination of static balancing and testing of an iterative algorithm to evaluate the stability of the prototype. Scientific novelty of the results obtained. The scientific novelty lies in the practical implementation of a quadruped robot prototype based on a simplified but effective architecture, as well as in the creation of proprietary software code and an algorithm that ensures the sequential coordination of 12 servo drives and static balancing. The novelty of the created system lies in the development of an open, modular platform, which is a budgetary basis for prototyping specialized mobile complexes. Publications. Based on the knowledge and results obtained in the master's thesis, a conference paper entitled “Quadruped robots with voice control” was published in the collection of works of the XXI Scientific and Practical Conference of Students, Postgraduates, and Young Scientists “Efficiency and Automation of Engineering Solutions in Instrument Making.” An article entitled “Prospects for the development of quadruped robots with voice control functionality” was also written in a category B journal “Bulletin of Kherson National Technical University” No. 4/2025. | |
| dc.format.extent | 103 с. | |
| dc.identifier.citation | Сакута, А. А. Багатофункціональний чотириногий робот : магістерська дис. : 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка / Сакута Анастасія Анатоліївна. – Київ, 2025. – 103 с. | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/78898 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | |
| dc.publisher.place | Київ | |
| dc.subject | чотириногий робот | |
| dc.subject | мехатроніка | |
| dc.subject | статичне балансування | |
| dc.subject | Arduino | |
| dc.subject | R&D-платформа | |
| dc.subject | Open-Source | |
| dc.subject | кінематика | |
| dc.subject | сервопривід | |
| dc.subject | Quadruped robot | |
| dc.subject | mechatronics | |
| dc.subject | static balancing | |
| dc.subject | R&D platform | |
| dc.subject | kinematics | |
| dc.subject | servo drive | |
| dc.subject.udc | 004.896, 007.52 | |
| dc.title | Багатофункціональний чотириногий робот | |
| dc.title.alternative | Multifunctional quadruped robot | |
| dc.type | Master Thesis |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Sakuta_magistr.pdf
- Розмір:
- 1.86 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: