Динамика управляемого пространственного движения трехзвенного аппарата с электромеханическим приводом по заданной траектории тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат наук Поляков, Роман Юрьевич

• Поляков, Роман Юрьевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Поляков, Роман Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Различные принципы движения летающих роботов

1.2 Описание принципов движения объектов с машущим крылом

1.3 Типы полета. Взаимодействие крыльев в полете

1.4 Управление полётом с помощью машущего крыла

1.5 Обзор методов исследования мобильных вибрационных роботов

1.6 Описания устройств имитирующих полет насекомых

1.7 Цель и задачи диссертации

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ТРЕХЗВЕННОГО ИНСЕКТОПТЕРА

2.1 Описание объекта исследования

2.2 Кинематика трехзвенного аппарата с машущим крылом

2.3 Математическая модель трехзвенника- инсектоптера

2.3.1 Определение сил, действующих на трехзвенник- инсектоптер

2.3.2 Моделирование вращательного движения трехзвенника

2.4 Математическая модель движения инсектоптера в плоскости

2.5 Определение обобщенных сил

2.6 Определение координаты приложения аэродинамической силы

2.7 Выводы по главе 2

Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ РОБОТА

3.1 Постановка задачи моделирования

3.2 Моделирование движения в среде МаШСАБ

3.3 Результаты моделирования

3.4 Математическое моделирование при оптимальном планировании эксперимента

3.5 Определение оптимальных параметров инсектоптера

3.6 Выводы по главе 3

2

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ САУ

4.1 Структурная схема САУ устройства

4.2 Определение передаточных функций

4.3 Моделирование системы автоматического управления средствами MATLAB

4.4 Моделирование цифровой системы

4.5 Исследование цифровой системы на устойчивость

4.6 Принципиальная схема разрабатываемой системы

4.7. Описание прототипа орнитоптера

4.8 Сравнение теоретических и экспериментальных исследований

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Библиографический список

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика управляемого пространственного движения трехзвенного аппарата с электромеханическим приводом по заданной траектории»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В последние годы, для создания высокоэффективных роботов, в том числе и малогабаритных летательных аппаратов, все чаще используются результаты исследования движения реальных биологических прототипов. Имитация и копирование принципов поведения живых организмов позволяет создавать мобильные устройства, обладающие уникальными свойствами, которые находят конкретное практическое применение. Например, создание нового класса небольших аппаратов, имитирующих движение насекомых, а именно к таким устройствам относятся инсектоптеры, открывает новые возможности для средств мониторинга окружающей среды и разведки местности с использованием диагностической и информационной микро фото- или видеоаппаратуры. Инсектоптеры обладают рядом достоинств, таких, как малая масса при существенной массе полезной нагрузки, компактность и маневренность. Особенно эффективным, является применение таких аппаратов в режимах автономного полета для выполнения задач мониторинга окружающей среды и чрезвычайных ситуаций. Такие роботы должны обладать высокой маневренностью, быстродействием и точностью движения по заданным траекториям.

Разработку и создание таких устройств, удобно выполнять на основе исследований, посвященных изучению движения мобильных многозвенных электромеханических систем. Как показывает практика создания таких устройств, для выбора и оптимального определения параметров робота, необходимо применять современные средства проектирования, основанные на математических моделях, описывающих динамические процессы, возникающие при движении устройств с учетом взаимодействия с окружающей средой, а также свойств электропривода и особенностей систем автоматического управления.

В области изучения движения насекомых имитирующих движение роботов известны работы многих отечественных и зарубежных исследователей, в том числе: Тихомирова М.К., Бродского А.К., Захваткина К.А., Голубева В.В., Гришаева A.A., Киселева В.А., Селиванова Н.П., Рябова A.B., Tommaso Bresciani, Waite G., Soon-Jo Chung, Aditya A. Paranjape, Hoa Кован и др. Исследование режимов движения мобильных многозвенных систем основывается на работах Ф.Л. Черноусько, H.H. Болотника, Т.Ю. Фигуриной, В.Г. Градецкого, Ю.Г. Мартыненко, A.A. Иванова, А.П. Карпенко, А. Хиросе, К. Циммермана, И.Зейдиса и других.

Дальнейшее распространение и развитие этого важного направления, связанного с применением теории мобильных многозвенников для создания малогабаритных инсектоподобных устройств, сдерживается из-за отсутствия методов расчета, теоретических основ и инструментальных средств проектирования, построенных на математических моделях адекватно, описывающих основные режимы движения инсектоптера. При этом особое внимание необходимо уделить моделированию нестационарных режимов движения устройства, при наличии возмущающей ветровой нагрузки, связанных с быстрым взлетом, разгоном, зависанием и выходом на заданный уровень высоты и скорости, которые на сегодняшний день изучены недостаточно. Именно здесь скрываются резервы повышения эффективности и быстродействия летающих микророботов.

Поэтому исследования посвященные дальнейшему совершенствованию роботов-инсектоптеров на основе создания аппарата математического моделирования нестационарных режимов движения и навесного оборудования являются актуальными.

Объектом исследования является трехзвенный робот-инсектоптер с двумя оппозитно колеблющимися звеньями, выполняющими роль крыльев, оснащенный электроприводом, трансмиссией и средствами управления движением объекта по заданной траектории.

Предметом исследования являются динамические процессы, протекающие в управляемой трехзвенной электромеханической системе в различных режимах движения.

Цель работы. Целью диссертационной работы является совершенствование летающих роботов-инсектоптеров на основе изучения закономерностей пространственного движения трехзвенной электромеханической системы при наличии возмущающих воздействий.

Основные задачи исследования.

1. Разработка математических моделей, описывающих динамику управляемого движения мобильного робота-инсектоптера при движении по заданным траекториям, с учетом свойств электроприводов, кинематики преобразования вращательного движения электродвигателя в колебания звеньев, алгоритмов формирования управляющих напряжений и внешних периодических воздействий.

2. Математическая модель, описывающая взаимодействие внешних звеньев трехзвенника под действием управляемого электропривода с окружающей средой.

3. Разработка алгоритмов интегрирования системы дифференциальных уравнений движения мобильного трехзвенника с учетом заданной траектории движения и выбранной стратегии управления.

4. Разработка программного комплекса и инструментальных средст проектирования робота-инсектоптера на основе математической модели мобильного трехзвенника.

5. Разработка и изготовление прототипа мобильного трехзвенника и проведение экспериментальных исследований.

6. Сравнение экспериментальных данных с теоретическими, полученными на математической модели летающего трехзвенника.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались различные разделы теоретической механики, теории

механизмов и машин, методы математического моделирования динамических систем. Методы' оптимального проектирования, основанные на многомерном зондировании пространства. При создании программных продуктов использованы математические пакеты МаШСАБ, Ма1:1аЬ/81тиНпк, ЭоНёХУогкз.

Достоверность научных положений и результатов. Основные научные результаты диссертации получены на основе математического аппарата теоретической механики, а также методов экспериментальных исследований. Результаты экспериментальных исследований полностью согласуются с теоретическими результатами.

Научная новизна работы заключается в разработке:

- математических моделей, описывающих динамику управляемого движения мобильного робота-инсектоптера при движении по заданным траекториям, с учетом свойств электроприводов, эффектов взаимодействия крыла с окружающей средой, кинематики преобразования вращательного движения электродвигателя в колебания звеньев, алгоритмов формирования управляющих напряжений и внешних периодических воздействий.

схемы инсектоптера как трехзвенной мобильной электромеханической системы, в которой учитываются изменения направления вектора подъемных сил, возникающих за счет двухкоординатного поворота крыла инсектоптера.

- гипотезы формирования подъемной силы на основе асимметрии площади крыла и скорости его движения и определения точки приложения приведенной подъемной силы на подвижном крыле.

- математической модели, описывающей пространственное движение орнитоптера, основанной на упрощенном представлении летающего робота в виде системы трех твердых недеформируемых тел, связанных между цилиндрическими двухкоординатными шарнирами, свойств электроприводов и эффектов взаимодействия крыльев с воздушной средой.

- научном обосновании методики определения кинематических и динамических параметров, обеспечивающих заданные режимы движения робота по траектории.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель трехзвенной электромеханической системы при движении по заданным траекториям, с учетом свойств электроприводов, кинематики вращения корпуса, алгоритмов формирования управляющих воздействий и действия ветровой нагрузки.

2. Принципы формирования подъемной силы на основе асимметрии площади крыла и скорости его движения и определения точки приложения приведенной подъемной силы на подвижном крыле.

3. Зависимости амплитуды колебаний корпуса инсектоптера от частоты внешнего возмущающего воздействия в режиме зависания, позволившие выявить область параметров пропорционального регулятора, обеспечивающие значительное снижение амплитуды отклонения корпуса от заданного положения при наличии периодического внешнего воздействия.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, насчитывающего 81 наименование. Основная часть работы изложена на 132 страницах машинописного текста.

Практическая ценность работы состоит в разработке инструментальных средств проектирования инсектоптера, оснащенного навесным оборудованием и создание экспериментального образца, управляемого системой автономного автоматического управления на основе разработанных в работе алгоритмов управления движением робота в режимах зависания, взлета и посадки. Образец робота может быть использован для проведения экспериментальных исследований в рамках решения задач мониторинга. Созданные методики расчета и инструментальные средства проектирования инсектоптеров могут

применяться при проектировании сервисных роботов, роботов для работы в условиях чрезвычайных ситуаций, а также могут применяться в учебном процессе. Результаты проведенных в работе исследований использованы при выполнении гранта РФФИ №08-08-0043 8-а, рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, гранта РНФ 14-39-00008 2014г.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на вузовских научных конференциях студентов и аспирантов в области научных исследований на кафедре теоретической механики и мехатроники (г. Курск, 2013, 2014), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий стихийных бедствий» (г. Воронеж, 2013), II всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций» (г. Воронеж, 2013), VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы науки» (Москва, 2013), XIV Всероссийской научно-технической конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов «Авиакосмические технологии (АКТ-2013)» (Воронеж), на семинаре кафедры мехатроники и международного инжиниринга Госуниверситет — УНПК (г. Орел, 2014).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ в том числе: 7 статей (из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ), 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ и 1 патент на полезную модель.

Во введении обоснована актуальность темы, формулируется цель и задачи исследования.

В первой главе рассмотрены различные типы многозвенных роботов, приведена структура исполнительных систем роботов, проведен анализ

существующих математических моделей модулей роботов, выявлены проблемы, сдерживающие дальнейшее развитие инсектоптеров. Сформулированы актуальность темы исследований, решаемая проблема, цели и задачи диссертации.

Во второй главе описана математическая модель движения инсектоптера на основе модели трехзвенной электромеханической системы с оппозитным колебательным движением внешних звеньев, приводящих к формированию вибрационных эффектов, индуцирующих как подъемную силу, так и силу тяги, реализуемую за счет использования эффекта «асимметрии» формы крыла и скорости. Особое внимание уделено математическому описанию свойств электроприводов, кинематики вращения корпуса, алгоритмов формирования управляющих напряжений, гироскопических моментов вращающихся роторов электродвигателей и внешних периодических возмущений.

В третьей главе представлены результаты исследования различных режимов движения инсектоптера, выполненные на основе разработанной ранее математической модели движения робота. Сформулированы условия стабилизации положения инсектоптера для ПИД-регулятора при наличии, как внешних периодических возмущающих воздействий, так и без них, описан режим взлета робота из нулевых начальных условий, полета по горизонтальной плоскости, посадки и предложен алгоритм управления автономным полетом робота.

В четвертой главе построена математическая модель робота с двумя электроприводами, с учетом кинематики вращательного движения, алгоритмов формирования управляющих напряжений, внешнего периодического воздействия, проведено моделирование движения робота по пространственной траектории. Определены требования, и обосновывается структура системы слежения за траекторией.

Разработана методика экспериментальных исследований, выполненных на базе экспериментального летающего робота. Описываются основные блоки его структуры, строится система автоматического управления, формулируются принципы и разрабатывается система локальной навигации.

В заключении приведены основные результаты диссертации, полученные в результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту Ефимову C.B., за помощь при выполнении диссертационных исследований.

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

С развитием робототехники и сопутствующих технологий все больший интерес проявляется к бионике - науке, которая изучает характер движения живых организмов, а также явления и процессы, протекающие в них с целью создания мехатронных приборов, работающих по тем же принципам. Бионика позволяет создавать конструкторские и дизайнерские решения, используя в них идеи природы. Копирование природных идей при создании роботов, позволяет быстро и эффективно достичь поставленных результатов. Такие подходы оказались востребованными при создании роботов, способных скрытно перемещаться в пространстве для выполнения задач, связанных со сбором информации. Особый интерес представляют летающие роботы, в которых реализованы принципы полета насекомых или птиц. Такие роботы получили название инсектоптеры. Известно, что энергопотребление роботом-инсектоптером значительно меньше, чем при использовании традиционных схем мультироторного типа. Поэтому ведущие научные центры мира ведут разработки по созданию малогабаритных летающих роботов с машущим крылом.

Как известно, способность к полетам у насекомых выработалась на протяжении длительного эволюционного процесса. В общем случае, перемещение по воздуху более выгодно в плане скорости, и на него, к тому же, тратится куда меньше энергии, чем на ходьбу. Попытки создания летающего аппарата на основе машущего крыла предпринимаются давно. Однако получить реально летающие объекты удалось только в последнее время. Это вызвано, прежде всего, сложным характером движения машущего крыла, что требует применения специальных механизмов.

Уже в конце 1960-х годов в рамках проекта «Аквилайн» США, разрабатывались и тестировались первые дистанционно управляемые летательные аппараты, в итоге ставшие беспилотниками типа «Хищник».

Этот контролируемый дистанционно аппарат был разработан так, чтобы быть похожим в полёте на орла. На его борту находилась телекамера, а также множество датчиков и оборудование для электронного слежения. Как и в проекте «Аквилайн», проект «Орнитоптер» был нацелен на разработку и создание птицеподобоного аппарата, который вписывался бы в природу, и мог, как птица, махать крыльями. В рамках этого проекта был создан беспилотник, внешне похожий на ворона, который мог садиться на подоконник и фотографировать через окно то, что происходит в здании.

Проект «инсектоптер» предназначался для создания ещё меньшего беспилотника, который должен выглядеть как стрекоза, однако информация о работающих образцах, реализованных в рамках проекта отсутствует.

Сегодня, благодаря работе фирмы РЕЭТО (Германия) существуют такие образцы аппаратов с машущим крылом, как ЗтаЛВЫ (летающий робот-чайка) и ВюшсОр1ег (летающий робот-стрекоза) [12], которые копируют полет птиц и насекомых. Для правильного описания движения таких систем важно понять основные принципы, благодаря которым, осуществляется полет объекта.

1.1 Различные принципы движения летающих роботов

Большой цикл работ посвящен исследованиям, которые открыли возможность для разработки теоретических основ машущего полета. Известно, что принципиальное различие полета насекомого и самолёта заключается в следующем. Крыло насекомого совмещает функцию движителя, создающего тяговое усилие и функцию крыла, создавая одновременно тяговое усилие, направленное на движение в горизонтальной плоскости и подъёмную силу.

У крыла самолёта одна функция - создание подъёмной силы, а тяговое усилие для него создаёт воздушный винт или реактивная струя самолёта.

Определенное сходство у движителя типа машущее крыло есть с движителями мультироторных систем, в том числе и вертолета, у которых имеет место такое же совмещение функций силу тяги и подъёмную силу в этом случае создают винты.

Другое существенное различие крыла насекомых от самолета -управляемое изменение положение крыла относительно корпуса в зависимости от условий полета, то есть отсутствие жёстких аэродинамических характеристик, присущих крылу самолета (хотя известны конструкции самолетов с изменяемой стреловидностью крыла). За счёт этого машущее крыло работает с более высоким КПД на всех режимах движения. Проводившиеся опыты с машущими моделями в ряде стран подтвердили возрастание подъёмной силы машущего крыла в несколько раз по сравнению с пассивным крылом[1-6].

1.2 Описание принципов движения объектов с машущим крылом

Насекомые перемещаются либо с помощью четырех (жуки, бабочки), либо с помощью двух крыльев. Обычно пара крыловых пластинок, расположенная на одной стороне тела, при расправлении образует единую летную поверхность. Исключение составляют лишь некоторые представители класса. Например, среди стрекоз есть как равнокрылые, у которых крылья движутся одинаково, так и разнокрылые - у них каждое крыло перемещается по-своему.

Целым рядом исследователей установлено, что полет насекомого основан на взмахах крыльев со сложной траекторией движения и с достаточно высокой частотой. Поэтому широко используется термин «вибрация крыльев насекомых» [28, 31, 32].

Крыло большинства насекомых представляет собой мембрану, разные части которой обладают различной жесткостью: средняя часть крыла более

жесткая, чем передняя кромка. Когда подобное крыло совершает быстрое колебательное движение в верх - вниз и вперед - назад, вокруг него возникает асимметричный поток воздуха, благодаря которому насекомое двигается вперед и вверх. У некоторых насекомых крыло совершает еще более сложные движения[29].

Установлено, что обыкновенная муха описывает своими крыльями восьмерки. Частота колебаний крыльев насекомых намного выше, чем у птиц, даже стрекозы совершают не менее тридцати взмахов в секунду, пчела — около двухсот, а комар и муха — более трехсот. Поэтому насекомое владеет способностью перемещаться не только по горизонтали, но и по вертикали, зависать в одной точке пространства, а также перемещаться назад.

Для лучшего понимания принципов движения насекомого, рассмотрим способы крепления крыльев к телу и их движение. Для осуществления полета крылья должны иметь особое расположение и возможность центру масс крыла двигаться по определенной траектории. Крыловые пластинки прикрепляются к мембране на задней части груди (птероторакса), располагаясь по боковой поверхности соответствующего сегмента, на границе его тергита и плейрита. Плейрит обладает свойством растяжимости, а тергит способен несколько смещаться вверх и вниз относительно плейрита, поэтому каждое крыло имеет возможность совершать взмахи с амплитудой до 180 градусов. Основание крыловой пластинки погружено внутрь тела. Это один из важных факторов, благодаря которым возможен полет.

Крыло насекомых можно сравнить с двуплечим рычагом. Короткое плечо представлено его внутренней частью (основанием), которая скрыта под мембраной, а длинное располагается снаружи: собственно, эту видимую часть и принято считать крылом. На внутренней поверхности экзоскелета, сразу под местом сочленения крыла с телом, находится плотный выступ, который называют плейральным столбиком; данная структура играет роль точки опоры при взмахе крыльев.

Когда насекомое собирается расправить крылья, оно сокращает специальные мышцы, прикрепленные к спинке. Спинка перемешается немного вниз, надавливая на внутреннюю часть крыловой пластинки. Она, в свою очередь, упирается в плейральный столбик. При этом основание крыла опускается, а его наружная часть одновременно идет вверх. Если же необходимо опустить крыло, спинка снова поднимается, и все приходит в исходное положение.

Рассмотрим конструктивные особенности крыльев насекомых. В аэродинамическом отношении крыло насекомого выполненное в виде плоской пластинки является несовершенным. Поэтому для обеспечения полета требуется обеспечить специальные режимы движения крыльев.

Кинематика движения усложняется еще и тем, что крылья насекомых (майский жук, муха и так далее) выполняют третью функцию (помимо создания подъемной силы и тяги) - функцию управления по высоте и направлению, так как у многих насекомых нет аэродинамически развитого хвостового оперения. То есть изменение направления движения таких насекомых осуществляется за счет изменения параметров колебаний машущего крыла[31]. Также известно, что управление направлением движения некоторых насекомых во многом происходит с помощью изменения положения брюшка насекомого[28]. Например, стрекоза, управляет направлением движения за счет поворота хвоста.

Эксперименты, проведенные под руководством Ноа Кован (Университет Джона Хопкинса), с помощью большого мотылька вида Manduca sexta на круглой арене, и окружили его системой LED-дисплеев. Дисплеи создавали решётчатый паттерн зелёных и чёрных полосок, и вращали его вверх и вниз. В ходе этого эксперимента исследователи выяснили, что мотылёк двигал своим брюшком в ответ на изменения визуального окружения. Если паттерн вращался вверх (по часовой стрелке),

мотылёк поднимал брюшко вверх (против часовой стрелки). Таким образом, он поднимал или опускал брюшко «в противовес» движению [5 6].

Благодаря наблюдениям и построенной модели, учёные определили, что мотыльки используют своё брюшко для управления полётом в силу двух различных механизмов. Во-первых, движение брюшка смещает центр масс мотылька по отношению к центру подъёмной силы, противодействуя вращению. Вдобавок, когда мотылёк вращает своё брюшко, его торакс вращается в противоположном направлении для сохранения углового момента - а это заставляет аэродинамические силы, создаваемые крыльями, прикреплёнными к тораксу, перенаправляться, помогая скорректировать потерю стабильности.

1.3 Типы полета. Взаимодействие крыльев в полете

В области сочленения крыловой пластинки с телом находится несколько мелких склеритов - сочленовых пластинок (аксиллярные и промежуточная). Они укрепляют основание крыла и обеспечивают его гибкое и подвижное соединение с телом. В результате насекомое может не только перемещать крыло вверх и вниз, но и совершать движения в любых плоскостях (спереди назад, ротационные движения), а также особым образом складывать крылья в состоянии покоя.

Различают следующие типы полета насекомых:

1) тривиальный (обыденный) - полет с целью добычи питания, поиска партнера и др.

2) миграционный полет, осуществляемый для поиска новых мест обитания.

Эта градация не относится к самым удачным, так как она не отражает особенностей работы крылового аппарата насекомого в том, или ином случае. Так, и саранча, и бабочки могут мигрировать на большие расстояния,

17

однако конкретные способы, которыми они это делают, отличаются, и это надо учитывать. По этой причине самой удобной представляется функциональная классификация полета на пассивные и активные способы.

1) Пассивный полет осуществляется без активной работы мышц, под воздействием силы тяжести, воздушных потоков или накопленной в активном полете кинетической энергии (силы инерции).

2) При парашютирующем полете насекомое активно взлетает вверх, набирая определенную высоту, а затем определенным образом расправляет крылья, создавая сопротивление воздуху, и медленно снижается, как на парашюте. При этом движению вниз оно препятствует не только при помощи расправленных крыльев, но и придавая определенное положение конечностям или хвостовым нитям. Такой полет характерен, например, для поденок и мошек, которые «практикуют» его в период роения.

3) Планирующий полет характеризуется тем, что насекомое разгоняется, а затем расставляет крылья в стороны. Благодаря приобретенной начальной скорости полет продолжается. Планирующий полет характерен для насекомых с крыльями большой площади, например, бабочек.

4) Парящий полет отличается от планирующего тем, что насекомое использует в ходе перемещения потоки воздуха, таким образом, во время парения происходит движение вперед и вверх, а не вперед и вниз. Таким образом, часто летают стрекозы.

5) Дрейфующий полет, как и парящий, невозможен без сил внешней среды. Под действием ветра и вертикальных потоков воздуха мелкие насекомые (мошки, тля) могут преодолевать значительные расстояния, до десятков тысяч километров. Это способствует их расселению, но иногда может быть для них и губительным: они не способны сопротивляться сильному ветру и погибают, если поток воздуха принесет их в воду или по пути они будут уничтожены хищниками.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поляков, Роман Юрьевич, 2014 год

Библиографический список

1. A. Serrani. Robust hovering control of a single-dof flapping mav. In Proceedings of the 2010 American Control Conference, 30 June - 02 July 2010, Baltimore, MD, pp. 1302-1307. IEEE, 2010.

2. A.T. Asbeck, S. Kim, MR Cutkosky, W.R. Provancher, and M. Lanzetta. Scaling hard vertical surfaces with compliant microspine arrays. The International Journal of Robotics Research, 25(12): 1165, 2006.

3. C. Orlowski, A. Girard, and W. Shyy. Open loop pitch control of a flapping wing micro-air vehicle using a tail and control mass. In Proceedings of the 2010 American Control Conference, Baltimore, Maryland, USA, 30 June - 02 July 2010, pp. 536-541, Washington, DC, 2010. Institute of Electrical and Electronics Engineers.

4. G. Caprari and R. Siegwart. Mobile micro-robots ready to use: Alice. In IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pages 3295-3300, 2005.

5. G. D. Wile, K. A. Daltorio, E. D. Diller, L. R. Palmer, S. N. Gorb, R. E. Ritzmann, and R. D. Quinn. Screenbot: Walking inverted using distributed inward gripping. In Robotics and Automation, IEEE International Conference on, pages 1513-1518,2008.

6. G. T. Sibley, M. H. Rahimi, and G. S. Sukhatme. Robomote: A tiny mobile robot platform for large-scale ad-hoc sensor networks. In IEEE International Conference on Robotics and Automation, pages 1143-1148, 2002.

7. H. Prahlad, R. Pelrine, S. Stanford, J. Marlow, and R. Kornbluh. Electroadhesive robots - wall climbing robots enabled by a novel, robust, and electrically controllable adhesion technology. In IEEE International Conference on Robotics and Automation, pages 3028-3033, 2008.

8. http://flappingflight.com

9. http://katera.ru

10. http://mignews.com.ua/ru/articles/106235.html

11. http://robonoYOsti.ru/prototipy-koncepcii/2294-letayushhii-robot-iz-shvejcarii.htm

12. http://roboting.ru/867-roborekord-po-pryzhkam-v-vysotu.html

13. http://ru-universe.liveiournal.com/567044.html

14. http://www.festo.com/

15. http://www.prorobot.ru/!5/robotjprigat_i parit.php

16. http://www.vesti.ru/doc.html7id-l 11422l&cid=2161

17. J. Burdick and P. Fiorini. Minimalist jumping robot for celestial exploration. The Internation Journal of Robotics Research, 22(7):653-674, 2003.

18. J. F. Roberts, J.-C. Zufferey, and D. Floreano. Energy management for indoor hovering robots. In IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pages 1242-1247, 2008.

19. J. Jones. Inflatable robotics for planetary applications. In Proceedings of the 6th National Symposium on Artificial Intelligence and Robotics and Automation in Space, pages 18-22, 2001.

20. J. M. Morrey, B. Lambrecht, A. D. Horchler, R. E. Ritzmann, and R. D. Quinn. Highly mobile and robust small quadruped robots. In International Conference on Intelligent Robots and Systems, pages 82-87, 2003.

21. J.-C. Zufferey, A. Klaptocz, A. Beyeler, J.-D. Nicoud, and D. Floreano. A 10-gram vision-based flying robot. Advanced Robotics, Journal of the Robotics Society of Japan, 21(14): 1671-1684, 2007.

22. Jatsun S.F., Volkova L.YU., Naumov G.S. and others. Modelling of the movement of the three-link robot with operated friction forces on the horizontal

tVi

surface // Nature-Inspired Mobile Robotics: Proceedings of the 16 International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. University of Technology, Sydney, Australia. 2013. P. 677-684.

23. Klaptocz, G. Boutinard Rouelle, A. Briod, J.-C. Zufferey, and D. Floreano. An indoor flying platform with collision robustness and self-recovery. In IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2010.

24. M. A. A. Fenelon. Biomimetic flapping wing aerial vehicle. In Proceedings of the 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Bangkok, Thailand, 21-26 February 2009, pp. 1053-1058. IEEE, 2009.

25. M. Oppenheimer, D. Doman, and D. Sightorsson. Dynamics and control of a biomimetic vehicle using biased wingbeat forcing functions. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 34(1): pp. 204-217, 2011.

26. M. P. Murphy and M. Sitti. Waalbot: An agile small-scale wall-climbing robot utilizing dry elastomer adhesives. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 12(3):330-338, 2007.

27. P. Birkmeyer, K. Peterson, and R. S. Fearing. Dash: A dynamic 15g hexapedal robot. In IEEE Int. Conf Intelligent Robots and Systems, 2009.

28. R. Dudley. The Biomechanics of Insect Flight: Form, Function, Evolution. Princeton University Press, Princeton, NJ, 2000.

29. R. Fukui, A. Torii, and A. Ueda. Micro robot actuated by rapid deformation of piezoelectric elements. In International Symposium on Micromechatronics and Human Science, pages 117-122, 2001.

30. R. S. Fearing, K. H. Chiang, M. H. Dickinson, D. L. Pick, M. Sitti, and J. Yan. Wing transmission for a micromechanical flying insect. In IEEE International Conference on Robotics and Automation, pages 1509-1516, 2000.

31. S. Suzuki. Low accuracy sensor-based navigation and fully autonomous guidance control of small electric helicopter. In Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 4442 -4448.

32. Santos, В. Heyneman, S. Kim, N. Esparza, and M. R. Cutkosky. Geckoinspired climbing behaviors on vertical and overhanging surfaces. In IEEE International Conference on Robotics and Automation, pages 1125-1131, 2008.

33. Stefanini, A. Menciassi, and P. Dario. Modeling and experiments on a legged microrobot locomoting in a tubular, compliant and slippery environment. International Journal of Robotics Research, 25(5-6):551-560, 2006.

34. X. Deng, L. Schenato, W. Wu, and S. Sastry. Flapping flight for biomimetic robot insects: Part i - system modeling. IEEE Transactions on Robotics, 22(4), August 2006.

35. А.А.Гришаев, А.А.Гришаев Секрет машущего полёта птиц.

36. Александер Р. Биомеханика - М.: "Мир", 1970.341с.

37. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического управления [Текст] / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. - СПб.: Профессия, 2003.

38. Бранков Г. Основы биомеханики М.: Мир, 1981. - 254 с.

39. Вотяков А.А., Каюнов Н.Т. Аэродинамика и динамика полета самолета - уч. пос. - М.: "Издательство ДОСААФ", 1975 - 295 с.

40. Г.Биркгоф. Гидродинамика. "Изд-во иностранной литературы", М., 1963.

41. Динамические режимы разгона прыгающего аппарата / Л.Ю. Волкова, С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, А.В. Ворочаев // XXV Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов (МИКМУС-2013): труды конференции. - М., 2013. - С. 61-65.

42. Егоров, О. Д. Мехатронные модули. Расчет и конструирование [Текст]: уч.пос. / О. Д. Егоров, Ю. В. - М.: ИЦ МГТУ «СТАНКИН», 2004.

43. Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики // Изд. 2-е, перераб.-М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001.320 с.

44. Иванов М. И. Детали машин: Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений. - 5-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1991. - 383 е.: ил.

45. Исследование динамики робота, перемещающегося с отрывом от поверхности / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // МИКМУС-2011: материалы XXIII Международной инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов. - Москва: Изд-во ИМАШ РАН, 2011.-С. 145.

46. Исследование особенностей динамики многозвенного прыгающего робота / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Управляемые вибрационные технологии и машины: сборник научных статей X научно-технической конференции Вибрация-2012. - Курск: ЮЗГУ, 2012. -Ч. 2. С. 92-99.

47. Исследование режимов разгона четырехзвенного прыгающего аппарата / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2013. - № 24 (127).-С. 86-92.

48. Компания Atmel [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.atmel.com/, свободный.

49. Компания Boston Dynamics [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.bostondynamics.com/, свободный.

50. Компания Freeduino/Arduino [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.freeduino.ru/, свободный.

51. Компания Талант электронике [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.galant-e.ru/, свободный

52. Компания Чип и Дип [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chipdip.ru, свободный.

53. Компания Электронщик [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.electronshik.ru/, свободный

54. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учеб.

пособие для приборостроит. спец. вузов / Под ред. Ю.А. Дружинина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1991.

55. Курмаз JI. В., Скойбеда А. Т. Детали машин проектирование: Справочное учебно-методическое пособие - М.: Высш. шк., 2004. - 309 е.:

56. Л.Лозовский. Движители в живой природе. http://ll-propulsive.narod.ru Статья "Вибролёт".

57. Олссон, Г. Цифровые системы автоматизации и управления [Текст] / Г. Олссон, Пиани Д. - СПб.: Невский Диалект, 2001.

58. Подураев, Ю. В. Мехатроника : основы, методы, применение [Текст]: уч. пос. / Ю. В. Подураев. - М.: Машиностроение, 2006.

59. Прыгающий робот - перспективное транспортное средство / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Прогресс транспортных средств и систем - 2013: материалы Международной научно-практической конференции. - Волгоград, 2013. - С. 291-292.

60. Прыгающий робот для проведения поисковых работ / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Экстремальная робототехника -робототехника для работы в условиях опасной окружающей среды: труды 7-го международного симпозиума. - Санкт-Петербург, 2013. - С. 152-159.

61. Результаты экспериментального исследования характеристик прыжка разгонного модуля робота, перемещающегося с отрывом от поверхности / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2014. - № S4. - С. 7-12.

62. Система управления параметрами прыжка многозвенного робота / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Материалы конференции «Управление в технических, эргатических, организационных и сетевых системах» (УТЭОСС-2012). - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2012. - С. 847 - 850.

63. Тихонравов М.К. Полет птиц и машины с машущими крыльями -М.: "Оборонгиз", 1949.448с.

64. Черноусько Ф.Л. Оптимальное управление движением многозвенной системы в среде с сопротивлением // ПММ. 2012. Т. 76. Вып. 3. С. 355-373.

65. Элементы приборных устройств (Основной курс): Учеб. пособие для студентов вузов. В 2-х ч. Ч. 2. Приводы, преобразователи, исполнительные устройства / Тищенко О.Ф., Киселев Л.Т., Коваленко А.П. и др.; Под ред. О.Ф. Тищенко. - М.: Высш. шк., 1982.

66. Этапы движения четырехзвенного робота, перемещающегося с отрывом от поверхности / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2013. - №5. - С. 109-118.

67. Юферов Ф. М. Электрические двигатели автоматических устройств [Текст] / Ф. М. Юферов - Госэнаргоиздат, 1959.

68. Яцун С.Ф. Исследование движения прыгающего робота, оснащенного системой крыльев / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Ворочаева, A.B. Ворочаев, О.Г. Локтионова // Вибрационные технологии, мехатроника и управляемые машины: сб. науч. ст. - Курск, 2013. - Ч. 2. - С. 175-186.

69. Яцун С.Ф. Характеристики управляемого прыжка колесного пятизвенного прыгающего робота / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Ворочаева, A.B. Ворочаев, О.Г. Локтионова // Вибрационные технологии, мехатроника и управляемые машины: сб. науч. ст. - Курск, 2013. - Ч. 2. - С. 192-205.

70. Яцун С.Ф., Черепанов A.A., Рублев, С.Б. Исследование движения трехзвенного мобильного робота по горизонтальной шероховатой поверхности // Изв. Юго-Зап. гос. ун-та. Серия Техника и технологии. 2012. №2. 4.1. С. 182-191.

71. Яцун, С. Ф. Аналого - цифровые системы автоматического управления [Текст]: уч. пос. / С. Ф. Яцун, Т.В. Галицына. - Курск: ИПО КГТУ, 2006.

72. Яцун, С.Ф. Исследование движения многозвенного робота, перемещающегося прыжками и планированием / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, A.B. Ворочаев // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2014. № S4. С. 12-17.

73. Поляков Р.Ю. Изучение движения взлета летающего робота с машущим крылом / Р.Ю. Поляков, C.B. Ефимов, Р.И. Праслов // Вестник Воронежского института МВД России.- 2014.- №3 - С.90-97.

74. Поляков Р.Ю. Исследование управляемого синхронного движения летающего многозвенного робота / Р.Ю. Поляков, C.B. Ефимов, Н.В. Мозговой // Электротехнические комплексы и системы управления, Воронежский инновационно-технологический центр. Издательский дом «Кварта». Воронеж,- 2014.- № 3 - С28-33.

75. Поляков Р.Ю. Исследование движения летающего робота с машущим крылом при взлете / Р.Ю. Поляков, C.B. Ефимов, Н.В. Мозговой // Электротехнические комплексы и системы управления, Воронежский инновационно-технологический центр. Издательский дом «Кварта». Воронеж,- 2014.- № 3 - С41-45.

76. Поляков Р.Ю. Современные технологии предупреждения и ликвидации лесных пожаров на примере Воронежской области / Р.Ю. Поляков, Н.В. Мозговой // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. 2012.- № 4(5) - С.31-33.

77. Поляков Р.Ю. Разработка летательных робототехнических средств для мониторинга окружающей среды на основе бионических идей // Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций: материалы XIII научно-практической конференции. ФКУ Центр «Антистихия» МЧС России. 2014.- С.101-102.

78. Поляков Р.Ю. Моделирование движения пятизвенного летающего робота применяемого в МЧС России / Р.Ю. Поляков, C.B. Ефимов, Р.И. Праслов // Пожарная безопасность: проблемы и

перспективы: материалы V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России. Воронеж.- 2014.- С.132-136.

79. Поляков Р.Ю. Проведение исследования движения многозвенного летающего робота для мониторинга окружающей среды / Р.Ю. Поляков, С.В. Ефимов, В.Е. Валуйский // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы: материалы V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России. Воронеж.- 2014.- С.329-331.

80. Валуйский В.Е., Поляков Р.Ю. Мониторинг и анализ рисков последствий опасных природных процессов // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы: материалы V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России. Воронеж.- 2014.- С.106-114.

81. Поляков Р.Ю. Применение современных средств и технологий для предупреждения и ликвидации лесных пожаров на примере Воронежской области / Р.Ю. Поляков, С.Н. Хаустов, С.А. Бокадаров // Предупреждение. Спасение. Помощь: материалы XXIV Международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО АГЗ МЧС России. Химки,- 2014.- С.39-44