Динамика мобильных робототехнических систем в условиях действия переменных диссипативных сил

Проект направлен на проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований динамики движения мобильных робототехнических систем с элементами качения в условиях в условиях действия переменных диссипативных сил. Главной целью проводимых исследований является разработка алгоритмов управления мобильными роботами с элементами качения, обеспечивающих управляемое движение в условиях колебаний поверхности, по которой происходит движение, а также разработка механизмов формирования управляющих воздействий и соответствующих алгоритмов управления ими для компенсации внешних диссипативных сил . В рамках реализации проекта планируется проведение исследований на примере модели сферического робота комбинированного типа. Выбор данной модели сферического робота основан на возможности его всенаправленного движения, а также наличием динамических эффектов, сопровождающих движение сферического тела (переворот, движение с сохранением ориентации, отрыв от поверхности). Результаты исследования задачи о контакте сферического тела с поверхностью, совершающей колебания представляют интерес не только для сферических мобильных роботов, но и омниколесных мобильных роботов (роботов с роликонесущими колесами). В дальнейшем полученные результаты могут быть конкретизированы для случаев контакта цилиндра и вибрирующей подстилающей поверхности при рассмотрении динамики колесных мобильных роботов. Актуальность исследований связана с нерешенностью проблем, возникающих при внедрении мобильных робототехнических систем с элементами качения (в качестве сервисных, транспортных и мобильных роботов специального назначения) в условиях колебаний подстилающей поверхности или непостоянстве (колебаниях) диссипативных сил сопротивления. Прежде всего данные проблемы выражаются потере управляемости при движении по поверхности, совершающей колебания, низкой эффективностью, которая проявляется в виде больших энергозатрат на преодоление переменных диссипативных сил сопротивления. Исследования включают: разработку и исследование математических моделей динамики свободного и управляемого движения в условиях вибрирующей подстилающей поверхности сферического мобильного робота комбинированного типа; разработку и исследование математических моделей динамики управляемого движения сферического мобильного робота комбинированного типа при малых периодических управляющих воздействиях (управление положением центра масс, управление с помощью изменения собственного кинетического момента); разработку алгоритмов управления для реализации устойчивого управляемого движения сферического робота комбинированного типа в условиях нестационарных колебаний подстилающей поверхности, а также алгоритмов управления для реализации устойчивого управляемого движения сферического робота комбинированного типа с помощью малых периодических управляющих воздействий, используемых в качестве как основных, так и дополнительных управлений; разработку конструкции сферического мобильного робота, содержащую механизмы, обеспечивающие малые периодические изменения положения центра масс, кинетического момента и изготовление натурного образца, для которого будут проведены экспериментальные исследования и верифицированы разработанные алгоритмы управления. Результаты исследований работ имеют большой инновационный потенциал, и в могут быть внедрены в производство в рамках партнерства ВУЗа с промышленными предприятиями при реализации проектов модернизации производств и внедрении транспортных и сервисных мобильных роботов.