УПРАВЛЕНИЕ СФЕРИЧЕСКИМ РОБОТОМ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ

Автор: Александр Михайлович Тузиков

Организация: Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород

В последнее десятилетие внимание ученых приковано к мобильным роботам, в том числе и сферическим, которые применяются в различных областях человеческой деятельности. В общем случае сферический робот представляет собой сферическую оболочку с движущимися внутри нее материальными телами. В качестве движителей могут быть использованы различные технические конструкции такие, как система вращающихся маховиков, набор перемещающихся масс, расположенных на взаимно перпендикулярных осях, а также маятник, связанный при помощи шарнира со сферической оболочкой и приводимый в движение системой моторов [1]. Сферические роботы относятся к классу систем с внутренними перемещающимися массами и обладают рядом отличительных свойств, характерных для таких систем. Во-первых, движение сферического робота осуществляется за счет сил трения, приложенных к сферической оболочке в точке контакта с поверхностью, по которой он движется. Во-вторых, сферическая форма надежно защищает внутренности робота от внешних воздействий и загрязнения. В-третьих, сферический робот, постоянно переворачиваясь, остается между тем в рабочем состоянии. В-четвертых, как показывают проведенные исследования, поведение таких роботов описывается достаточно сложными математическими моделями, но все же позволяющими исследовать их динамику и разрабатывать стратегии управления ими.

В моей работе модель сферического робота представляет собой две сферы, внутреннюю и внешнюю, на которых, по заданному принципу, распределены электрические заряды. Движение этих двух сфер осуществляется за счет электрического взаимодействия находящихся на разных сферах зарядов. Основной целью данной работы является построение управления сферическим роботом и анализ его поведения. Также формулируется принцип распределения зарядов на сферах.

Работа выполнена в рамках Программы развития регионального научно-образовательного математического центра «Математика технологий будущего», проект #075-02-2023-945.

1.Баландин Д.В., Комаров М.А., Осипов Г.В. Управление движением сферического робота с маятниковым приводом // Известия РАН. Теория и системы управления. 2013. №4. С. 150.