Исследование плоскопараллельного движения робота-тримарана при единственном управляющем воздействии
Автор: Сергей Александрович Голованов
Соавторы: Климина Любовь Александровна, Самсонов Виталий Александрович
Организация: Научно-исследовательский институт механики МГУ
Введение: Роботы, передвигающиеся в жидкостях за счет перемещения внутренних масс, востребованы для применения в средах с сопротивлением. Такие роботы могут применяться даже в медицинских целях. Подробный обзор исследований жидких капсульных роботов можно найти в [1]. Среди классических результатов в этой области можно отметить такие работы, как [2-3].
Описание системы: Исследуется робот-тримаран с одиночным внутренним маховиком. Робот совершает плоскопараллельное движение. Таким образом, система имеет четыре степени свободы и один управляющий вход. Математическая модель построена в виде динамической системы 5-го порядка. Для этого применяется квазистатическая модель взаимодействия с жидкостью. Эта модель позволяет не только проводить эффективный параметрический анализ, но и выявлять особенности движения, связанные с наличием боковой составляющей гидродинамической силы. Построена стратегия управления.
Результаты: Показано, что боковая сила обеспечивает возможность необратимого движения центра масс в желаемом направлении. Таким образом, перспективно создание роботов-тримаранов и алгоритмов управления ими на основе использования боковой силы. Результаты моделирования подтверждены экспериментами с прототипом. Подтверждено качественное соответствие модели и экспериментов.
Ключевые слова: робот-тримаран, движение внутренней массы, квазистатическая модель,
[1] KILIN A, KLENOV A, TENENEV V: Controlling the movement of the body using internal masses in a viscous liquid. Computer research and modeling 2018, 10(4):445-460.
[2] KOZLOV V, RAMODANOV S: The Motion of a Variable Body in an Ideal Fluid. Prikl. Mat. Mekh. 2001, 65(4):592–601 (in Russian).
[3] CHERNOUS'KO F: The optimal periodic motions of a two-mass system in a resistant medium. J. of Applied Mathematics and Mechanics 2008, 72(2):116-125.
