Все выпуски

В данной работе проведено моделирование движения водного робота с внутренним быстровращающимся ротором. Разработаны две математические модели движения робота в жидкости: модель движения, основанная на уравнениях Кирхгофа для движения твердого тела в жидкости, и модель, основанная на уравнениях Навье–Стокса. Помимо моделирования создан прототип водного робота с быстровращающимся ротором, с которым проведены реальные эксперименты. В работе представлены результаты реальных экспериментов и моделирования, сделаны выводы.

This paper reports on the simulation of the motion of an aquatic robot with an internal spinning rotor. We develop two mathematical models of robot motion in a fluid: the model of motion based on the Kirchhoff equations for the motion of a rigid body in a fluid and a model based on the Navier–Stokes equations. In addition to the simulation, we develop a prototype of the aquatic robot with a spinning rotor, with which we conduct real experiments. In this paper, we present the results of real experiments and simulations and draw conclusions based on them.

В работе рассматривается безвинтовой робот, перемещающийся по поверхности жидкости за счет вращения внутреннего ротора. Корпус робота в сечении имеет форму симметричного крылового профиля NACA 0040. Записаны уравнения движения в виде классических уравнений Кирхгофа, дополненных слагаемыми, описывающими вязкое сопротивление. На основе анализа полученной модели предложен закон управления. Проведены исследования влияния различных параметров модели на траекторию движения робота.

We consider a propellerless robot that moves on the surface of a fluid by rotating of the internal rotor. The robot shell has a symmetric shape of NACA 0040 airfoil. The equations of motion are written in the form of classical Kirchhoff equations with terms describing the viscous friction. The control action based on the derived model is proposed. The influences of various model parameters on the robot's trajectory have been studied.

Рассмотрена модель, описывающая движение водного робота с корпусом в форме симметричного крылового профиля NACA0040. Управление движением осуществляется с помощью периодических колебаний ротора. Численно показано, что при физически допустимых значениях параметров управления в фазовом пространстве системы существует только один предельный цикл. Предельный цикл, возникающий при симметричном управлении, соответствует в среднем направленному продвижению робота. В случае несимметричных управлений реализуется движение вблизи окружности. Предложен алгоритм управления курсом движения робота, использующий обнаруженные предельные циклы и переходные процессы между ними.

A model governing the motion of an aquatic robot with a shell in the form of a symmetrical airfoil NACA0040 is considered. The motion is controlled by periodic oscillations of the rotor. It is numerically shown that for physically admissible values of the control parameters in the phase space of the system, there exists only one limit cycle. The limit cycle that occurs under symmetric control corresponds to the motion of the robot near a straight line. In the case of asymmetric controls, the robot moves near a circle. An algorithm for controlling the course of the robot motion is proposed. This algorithm uses determined limit cycles and transient processes between them.