Organizing the Rotation of the Body of a Vibration Robot Around the Vertical

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The movement of a vibrating robot, consisting of a body, two homogeneous flywheels, and an unbalance, is considered. A mathematical model of plane-parallel motion is constructed. The principal possibility of unbalance control, which results in the rotation of the robot in the horizontal plane, is shown. The dependences of the body’s rotation angle on the system’s parameters are described. The conditions for a complete stop of the body after rotation are determined. The displacement of the body from the initial position is analyzed.

About the authors

M. A. Garbuz

Research Institute of Mechanics, Moscow State University, 119899, Moscow, Russia

Email: misha-garbuz@yandex.ru
Россия, Москва

M. Z. Dosaev

Research Institute of Mechanics, Moscow State University, 119899, Moscow, Russia

Email: misha-garbuz@yandex.ru
Россия, Москва

V. A. Samsonov

Research Institute of Mechanics, Moscow State University, 119899, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: misha-garbuz@yandex.ru
Россия, Москва

References

  1. Черноусько Ф.Л. Анализ и оптимизация движения тела, управляемого посредством подвижной внутренней массы // ПММ. 2006. № 6. Т. 70. С. 915–941.
  2. Блехман И.И. Вибрационная механика. М.: Наука, 1994.
  3. Yan Y., Zhang B., Chávez J.P., Liu Y. Optimising the Locomotion of a Vibro-impact Capsule Robot Self-propelling In the Small Intestine // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2022. № 1. V. 3. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81170-9_12
  4. Liao M., Zhang J., Liu Y., Zhu D. Speed Optimisation and Reliability Analysis of a Self-propelled Capsule Robot Moving in an Uncertain Frictional Environment // Intern. J. Mechanical Sciences. 2022. V. 221. № 107156. https://Doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2022.107156.
  5. Черноусько Ф.Л., Шматков А.М. Оптимальное управление поворотом твердого тела при помощи внутренней массы // Изв. РАН. ТиСУ. 2019. № 3. С. 10–23. https://doi.org/10.1134/S0002338819030065
  6. Черноусько Ф.Л. Об использовании нескольких подвижных масс для переориентации тела // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2022. Т. 503. № 1. С. 52–56.
  7. Nunuparov A., Becker F., Bolotnik N. et al. Dynamics and Motion Control of a Capsule Robot with an Opposing Spring. Arch Appl Mech. 2019 V. 89. P. 2193–2208. https://Doi.org/10.1007/s00419-019-01571-8.
  8. Досаев М.З., Климина Л.А., Самсонов В.А., Селюцкий Ю.Д. Плоскопараллельное движение робота-змеи при наличии анизотропного сухого трения и единственного управляющего сигнала // Изв. РАН. ТиСУ. 2022. № 5. С. 134–143. https://doi.org/10.31857/S0002338822050067
  9. Черноусько Ф.Л. Управление движением многозвенников на шероховатой плоскости // Тр. ИММ УрО РАН. 2000. Т. 6. № 1. С. 277–287.
  10. Ветчанин Е.В., Килин А.А. Свободное и управляемое движение в жидкости тела с подвижной внутренней массой при наличии циркуляции вокруг тела // ДАН. 2016. Т. 466. № 3. С. 293–297.
  11. Килин А.А., Кленов А.И., Тененев В.А. Управление движением тела с помощью внутренних масс в вязкой жидкости // Компьютерные исследования и моделирование. 2018. Т. 10. № 4. С. 445–460.
  12. Pollard B., Tallapragada P. Passive Appendages Improve the Maneuverability of Fishlike Robots // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2019. V. 24. № 4. P. 1586–1596.
  13. Волкова Л.Ю., Яцун С.Ф. Управление движением трехмассового робота, перемещающегося в жидкой среде // Нелинейная динамика. 2011. Т. 7. № 4. С. 845–857.
  14. Tallapragada P., Gandra C. A Mobile Mathieu Oscillator Model for Vibrational Locomotion of a Bristlebot // J. Mechanisms and Robotics. 2021. V. 13. № 5. P. 054501.
  15. Кугушев Е.И., Попова Т.В., Сазонов С.В. О движении системы с перемещающимся внутренним элементом при наличии внешнего вязкого трения // Вестн. МГУ. Сер. 1. Математика, механика. 2020. № 5. С. 50–56.
  16. Фигурина Т.Ю. Оптимальное управление системой материальных точек на прямой с сухим трением // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 5. С. 3–9.
  17. Болотник Н.Н., Губко П.А., Фигурина Т.Ю. О возможности безреверсного периодического прямолинейного движения системы двух тел на шероховатой плоскости // ПММ. 2018. Т. 82. № 2. С. 138–148.
  18. Черноусько Ф.Л. Плоские движения тела, управляемого при помощи подвижной массы // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2020. Т. 494. № 1. С. 69–74.
  19. Иванов А.П., Сахаров А.В. Динамика твердого тела с подвижными внутренними массами и ротором на шероховатой плоскости // Нелинейная динамика. 2012. Т. 8. № 4. С. 763–772.
  20. Бардин Б.С. О безударных прыжках тела, несущего подвижные массы // Матер. XVIII Междунар. симпоз. “Динамика виброударных (сильно нелинейных) систем” DYVIS-2015. М., 2015. С. 42–49.
  21. Голицына М.В. Периодический режим движения вибрационного робота при ограничении по управлению // ПММ. 2018. № 1. С. 627–636.
  22. Dosaev M., Samsonov V., Holub A. Plane-Parallel Motion of a Friction-Powered Robot Moving Along a Rough Horizontal Plane // Advances in Mechanism and Machine Science. IFToMM WC 2019. Mechanisms and Machine Science 73. Cham: Springer, 2019.
  23. Dosaev M., Samsonov V., Hwang S. Construction of Control Algorithm in the Problem of the Planar Motion of a Friction-powered Robot with a Flywheel and an Eccentric Weight // Applied Mathematical Modelling 2021. V. 89. Pt 2. P. 1517–1527.
  24. Dosaev M. Algorithm for Controlling an Inertioid Robot with a Flywheel and an Unbalance in Conditions of Restrictions on the Angular Acceleration of the Unbalance // Applied Mathematical Modelling. 2022. V. 109. P. 797–807. https://Doi.org/10.1016/j.apm.2022.05.021.
  25. Сахаров А.В. Поворот тела без внешних движителей при помощи ротора // Тр. МФТИ. 2014. Т. 6. № 2. С. 80–91.
  26. Сахаров А.В. Поворот тела с двумя подвижными внутренними массами на шероховатой плоскости // ПММ. 2015. Т. 79. Вып. 2. С. 196–209.
  27. Черноуcько Ф.Л. Движение тела по плоскости под влиянием подвижных внутренних масс // ДАН. 2016. Т. 470. № 4. С. 406–410.
  28. Черноуcько Ф.Л. Управление плоскими движениями тела при помощи подвижной массы // ПММ. 2021. Т. 85. Вып. 4. С. 414–425.
  29. Huda M.N., Yu H. Modelling and Motion Control of a Novel Double Parallel Mass Capsubot // IFAC Proceedings Volumes. 2011. V. 44. Iss. 1. P. 8120–8125.
  30. Semendyaev S.V., Tsyganov A.A. Model and Investigation of Dynamics of Solid System with Two Massive Eccentrics on a Rough Plane // ECCOMAS Congress. Proc. 7th Europ. Cong. Comp. Meth. in Appl. Sci. and Eng. Crete, 2016. V. 3. P. 4572–4583.
  31. Semendyaev S.V. Solid System with Two Massive Eccentrics on a Rough Plane: Rotational Case // IFAC-PapersOnLine. 2018. V. 51 (2). P. 884–889.
  32. Zhan X., Xu J., Fang H. Planar Locomotion of a Vibration-driven System with Two Internal Masses // Applied Mathematical Modelling. 2016. V. 40. № 2. P. 871–885.
  33. Zhan X., Xu J., Fang H. A Vibration-driven Planar Locomotion Robot Shell //Robotica 2018. V. 36. № 9. P. 1402–1420.
  34. Klimina L.A. Rotational Modes of Motion for an Aerodynamic Pendulum with a Vertical Rotation Axis // Moscow Univ. Mech. Bull. 2009. V. 64. P. 126–129. https://doi.org/10.3103/S0027133009050069
  35. Селюцкий Ю.Д. Предельные циклы в динамике упруго закрепленного аэродинамического маятника // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2022. № 1. С. 133–144. https://doi.org/10.31857/s0572329922010093
  36. Tikhonov A.А. Natural Magneto-velocity Coordinate System for Satellite Attitude Stabilization: The Concept and Kinematic Analysis // J. Appl. Comput. Mech., 2021. V. 7 (4). P. 2113–2119. https://doi.org/10.22055/JACM.2021.37817.3094
  37. Голицына М.В. Анализ, управление и оптимизация движения вибрационного робота // Кандидатская диссертация по специальности 01.02.01 – Теоретическая механика. 2018.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (159KB)
Indexing metadata
3.

Download (654KB)
Indexing metadata
4.

Download (165KB)
Indexing metadata
5.

Download (44KB)
Indexing metadata
6.

Download (143KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 М.А. Гарбуз, М.З. Досаев, В.А. Самсонов

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».