М.Е. Ботов1, И.В. Пахомов2, И.В. Гурин3, Н.С. Кучерявых4, Е.О. Гаранин5

1-5 Донской государственный технический университет (г. Ростов-на-Дону, Россия)

3 vbif.27@yandex.ru; 4 ipahomov@donstu.ru, 1 GurinIV86@yandex.ru; 2 kucheryavyh.n@gs.donstu.ru; 5 egaranin@donstu.ru

Постановка проблемы. В практике применения современных роботизированных мобильных п латформ с конфигурацией 4WIS8WID возникает проблема точного позиционирования из-за ошиб ок кинематической модели и проскальзывания колес, особенно на сложном рельефе. Сущ ествующие методы управления нед остаточны для точного следования заданной траектории, что ограничивает применение таких платформ в сельском хозя йстве. Для решения этой проблемы необходима разработка интегрированной навигационной системы и адаптивных алгори тмов управления, компенсирующих проскальзывание колес и ошибки ориентации платформы.

Цель. Повысить точность позиционирования и устойчивость роботизирован ной мобильной платформы 4WIS8WID с адаптивными алгоритмами управления, учитывающими проскальзывание колес ивнешниеданныеобориентаци и, длянадежного следования траектории в сложном аграрном рельефе.

Результаты. Исследовано решение прямой и обратной задач кинематики для ро ботизированной платформы 4WIS8WID. Разработана методика управления поворотом колес с учетом ограни чений углового перемещения, протестированная в MATLAB/Simulink и Simscape. С выполнением моделирования показано отклонение от заданной траектории до 9,0223 м по оси X и 0,704 м по оси Y при использовании только кинематической оценки, что вызвано пр оскальзыванием колес. Установлено, что интеграция измеренного угла ориентации снизила погрешность до 0,0375 м по оси X и 0,0217 м по оси Y, подтвердив необходимость внешней навигационной системы. Отмечено, что даль нейшие исследования направлены на разработку адаптивных алгоритмов с учетом проскальзывания колес и изучение дин амических характеристик платформ в реальных аграрных условиях.

Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для создания вы сокоманевренных роботов для сельского хозяйства на сложном рельефе. Разработанные кинем атическая модель и методика управления платформой 4WIS8WID применимы в этом направлении. Выявлена зависимость точ ности позиционирования от качества данных об ориентации, что требует интеграции надежных навигационных систем, та ких как GNSS/INS или визуальная одометрия, для повышения точности выполнения полевых операций и снижения воздействия на почву.

Ботов М.Е., Пахомов И.В., Гурин И.В., Кучерявых Н.С., Гаранин Е.О. Математическое моделирование кинематики движения мобильной сельскохозяйственной платформы по схеме 4WIS8WID // Наукоемкие технологии. 2026. Т. 27. № 2. С. 49−58. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j19998465-202602-05

1. Маркина А. А., Чепкасов С. Н., Бережная М. А. Исследование кинематики полноуправляемого легкового автомобиля // Вестник СибАДИ. 2019. №5 (69). URL: https://cyberleninka.ru/art icle/n/issledovanie-kinematiki-polnoupravlyaemogolegkovogo-avtomobilya (дата обращения: 22.12.2025). Математическое моделирование кинематики движения мобильной сельскохозяйственной платформы по схеме… Наукоемкие технологии, т. 27, № 2, 2026 г., c. 49−58 56
2. Chen Zhiqiang, Krasnov A.Yu., Liao Duzhesheng, Yang Qiusheng. Dynamic surface control for omnidirectional mobile robot with full state constrains and input saturation // Научно-технический вестник информационных техн ологий, механики и оптики. 2023. № 6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/dynamic-surfa ce-control-for-omnidirectional-mobile-robot-with-full-stateconstrains-and-input-saturation (дата обращения: 22.12.2025).
3. Семынин М.В., Костенко М.Ю. Анализ актуальных методов повышения надежности рулевого управл ения сельскохозяйственного транспорта при передв ижении по деформируемому грунту / / ВестникВГУ И Т. 2 0 2 3. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-aktualnyh-metodov-povysheniya-nadezhnosti-rulevogo-upravleniya-selskohozyaystvennogotransporta-pri-peredvizhenii-po (дата обращения: 22.12.2025).
4. Караваев Ю.Л., Трефилов С.А. Дискретный алгоритм управления п о отклонению мобильным роботом сомниколесам и. Rus. J. Nonlin. Dyn., RJND. 2013. № 1. URL: https://cyberlenink a.ru/article/n/diskretnyy-algoritm-upravleniya-po-otkloneniyumobilnym-robotom-s-omnikolesami (дата обращения: 22.12.2025).
5. Афонин А.Н., Алейников А.Ю., Бондарева Е.Н. Упрощенный расчет кинематики д вижения мобильного робота с трем я омниколесами // Прикладная математика & Физика. 2014. № 19 (190). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/uproschennyyraschet-kinematiki-dvizheniya-mobilnogo-robota-s-tremya-omnikolesami (дата обращения: 23.12.2025).
6. Семынин М.В., Костенко М.Ю. Анализ актуальных методов повышения надежности рулевого управл ения сельскохозяйственного транспорта при передв ижении по деформируемому грунту / / ВестникВГУ И Т. 2 0 2 3. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-aktualnyh-metodov-povysheniya-nadezhnosti-rulevogo-upravleniya-selskohozyaystvennogotransporta-pri-peredvizhenii-po (дата обращения: 22.12.2025).
7. Нагоев З.В., Загазежева О.З., Бжихатлов К.Ч., Мамбетов И.А. Разработка интеллектуальной робототехнической системы сбора урожая // Изв. ЮФУ. Серия: Технические науки. 2025. №2 (2 44). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotkaintellektualnoy-robototehnicheskoy-sistemy-sbora-urozhaya (дата обращения: 23.12.2025).
8. Антонов М.А., Анисимов А.А., Каширо С.Е. Об автоматизации сельского хозяйства // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2022. № 9. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ob-avtomatizatsii-selskogo-hozyaystva (дата обращения: 23.12.2025).
9. Васильев А.В. Принципы построения и классифик ация шасси мобильных роботов на земного применения и планетоходов // Информатика, телекоммуникации и управление. 2013. № 1 (164). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/printsipy-postroeniya-iklassifikatsiya-shassi-mobilnyh-robotov-nazemnogo-primeneniya-i-planetohodov (дата обращения: 23.12.2025). 1
10. Gurjeet S., Naresh K., Neetu Ya., Ashwani Sh., Manoj S. Smart agriculture: a review. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2022. № 6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/smart-agriculture-a-review (дата обращения: 23.12.2025). 1
11. Заковоротный В.Л., Гвинджилия В.Е., Кислов К.В. Информационные свойства частотных характеристик динамической системы резания при диагностике износа инструментов // Обработк а металлов (технология, оборудование, инструменты). 2024. Т. 26. № 3. С. 114– 1 3
12. DOI 10.17212/1994-6309-2024-26.3-114-134. 1
13. Мирошниченко В.Г. Исследование технологических процессов обработки металлов реза нием как объектов управления: учебное пособие; М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования « Донской гос. технический ун-т». Ростов-на-Дону: ДГТУ. 2011. 140 с. ISBN 978-5-78900676-4. 1
14. Бутенко В.И., Лебедев В.А., Коваль Н.С. и др. Неразрушающий контроль и техническая диагностика качеств а изделий машиностроительных производств: Учеб. пособие; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Донской государственный технический университет. Ростов-на-Дону: Д онской государственный те хнический университет, 2020. 264 с. ISBN 978-5-7890-1723-4. 1
15. Заковоротный В.Л., Гвинджилия В.Е. Изучение отображения вибрационны х возмущений в геометрии форми руемой резанием поверхности при точении // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2024. Т. 26. № 2. С. 107– 1 2
16. DOI 10.17212/1994-6309-2024-26.2-107-126. 1
17. Антипас И.Р. Моделирование динамических нагру зок, воздействующих на мостовой кран во время запуска. Передовые инженерные исследования (Ростов-на-Дону). 2024. № 24(2). С. 190 –197. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2024-24-2-190197. 1
18. Соболь Б.В., Соловьев А.Н., Васильев П.В., Ляпин А.А. Моделирование процессов ультразвукового дефектоскопирования в задаче поиска и визуализации внутренних дефектов в узлах и конс трукциях // Передовые инженерные исследования (Ростов-на-Дону). 2023. № 23(4). С. 433–450. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2023-23-4-433-450.