Nonreversible Motion of a System of Interacting Bodies Along a Rough Horizontal Straight Line

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A locomotion system is considered in the form of a chain of a finite number of bodies (materi along points) moving in a straight line on a horizontal rough plane due to the forces of interaction between the bodies. These forces serve as the control variables. Dry Coulomb friction acts between the bodies and the plane. The necessary and sufficient conditions are obtained under which the nonreversible motion of all bodies of the system for the same distance is possible under the assumption that in the initial and final positions the velocities of all bodies are equal to zero. Nonreversible motion is understood as a motion in which none of the bodies changes the direction of their velocity in the process of moving.

About the authors

N. N. Bolotnik

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences (IPMech RAS), 119526, Moscow, Russia

Email: bolotnik@ipmnet.ru
Россия, Москва

T. Yu. Figurina

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences (IPMech RAS), 119526, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: t_figurina@mail.ru
Россия, Москва

References

  1. Черноусько Ф.Л. Движение многозвенника по горизонтальной плоскости // ПММ. 2000. Т. 64. Вып. 1. С. 8–18.
  2. Черноусько Ф.Л. Волнообразные движения многозвенника по горизонтальной плоскости // ПММ. 2000. Т. 64. Вып. 4. С. 518–531.
  3. Черноусько Ф.Л. О движении трехзвенника по плоскости // ПММ. 2001. Т. 65. Вып. 1. С. 15–20.
  4. Черноусько Ф.Л. Управляемые движения двузвенника по горизонтальной плоскости // ПММ. 2001. Т. 65. Вып. 4. С. 578–591.
  5. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н. Динамика мобильных систем с управляемой конфигурацией. М.: Физматлит, 2022.
  6. Ворочаева Л.Ю., Наумов Г.С., Яцун С.Ф. Моделирование движения трехзвенного робота с управляемыми силами трения по горизонтальной шероховатой поверхности // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 1. С. 156–170.
  7. Ворочаева Л.Ю., Пановко Г.Я., Савин С.И., Яцун А.С. Моделирование движения пятизвенного ползающего робота с управляемым трением // Пробл. машиностроения и надежности машин. 2017. № 6. С. 12–19.
  8. Голицына М.В. Периодический режим вибрационного робота при ограничении по управлению // ПММ. 2018. Т. 82. Вып. 1. С. 3–15.
  9. Голицына М.В., Самсонов В.А. Оценка области допустимых параметров системы управления вибрационным роботом // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 2. С. 85–101.
  10. Егоров А.Г., Захарова О.С. Оптимальное по энергетическим затратам движение виброробота в среде с сопротивлением // ПММ. 2010. Т. 74. Вып. 4. С. 620–632.
  11. Егоров А.Г., Захарова О.С. Энергетически оптимальное движение виброробота в среде с наследственным законом сопротивления // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 3. С. 168–176.
  12. 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.
  13. Сахаров А.В. Поворот тела с двумя подвижными внутренними массами на шероховатой плоскости // ПММ. 2015. Т. 79. Вып. 2. С. 196–209.
  14. Досаев М.З., Климина Л.А., Самсонов В.А., Селютский Ю.Д. Плоскопараллельное движение робота-змеи при наличии анизотропого сухого трения и единственного управляющего сигнала // Изв. РАН. ТиСУ. 2022. № 5. С. 152–161.
  15. Xu J., Fang H. Improving Performance: Recent Progress on Vibration-driven Locomotion systems // Nonlinear Dynamics. 2019. V. 98. № 4. P. 2651–2669.
  16. 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.
  17. Zhan X., Xu J., Fang H. A Vibration-driven Planar Locomotion Robot – Shell // Robotica. 2018. V. 36. № 9. P. 1402–1420.
  18. Zimmermann K., Zeidis I., Behn C. Mechanics of Terrestrial Locomotion with a Focus on Nonpedal Motion Systems. Heidelberg: Springer, 2010.
  19. Steigenberger J., Behn C. Worm-like Locomotion Systems: an Intermediate Theoretical Approach. Munich: Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2012.
  20. Liu Y., Islam S., Pavlovskaya E., Wiercigroch M. Optimization of the Vibro-impact Capsule System // J. Mech. Eng. 2016. V. 62. P. 430–439.
  21. Liu Y., Pavlovskaia E., Hendry D., Wiercigroch M. Vibro-impact Responses of Capsule System with Various Friction Models // Intern. J. Mechanical Sciences. 2013. V. 72. P. 39–54.
  22. Liu Y., Pavlovskaya E., Wiercigroch M. Experimental Verification of the Vibro-impact Capsule Model // Nonlinear Dynamics. 2016. V. 83. P. 1029–1041.
  23. Liu Y., Pavlovskaia E., Wiercigroch M., Peng Z.K. Forward and Backward Motion Control of a Vibro-impact Capsule System // Intern. J. Nonlinear Mechanics. 2015. V. 70. P. 30–46.
  24. Liu Y., Wiercigroch M., Pavlovskaia E., Yu Y. Modelling of a Vibro-impact Capsule System // Intern. J. Mechanical Sciences. 2013. V. 66. P. 2–11.
  25. Черноусько Ф.Л. Оптимальное прямолинейное движение двухмассовой системы // ПММ. 2002. Т. 66. Вып. 1. С. 3–9.
  26. Черноусько Ф.Л. Анализ и оптимизация прямолинейного движения двухмассовой системы // ПММ. 2011. Т. 75. Вып. 5. С. 707–717.
  27. Фигурина Т.Ю. Оптимальное управление системой материальных точек на прямой с сухим трением // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 5. С. 3–9.
  28. Черноусько Ф.Л. Поступательное движение цепочки тел в сопротивляющейся среде // ПММ. 2017. Т. 81. Вып. 4. С. 380–388.
  29. Zimmermann K., Zeidis I., Bolotnik N., Pivovarov M. Dynamics of a Two-module Vibration-driven System Moving along a Rough Horizontal Plane // Multibody System Dynamics. 2009. V. 22. P. 199–219.
  30. Zimmermann K., Zeidis I., Pivovarov M., Behn C. Motion of Two Interconnected Mass Points under Action of Non-symmetric Viscous Friction // Arch. Appl. Mech. 2010. V. 80. № 11. P. 1317–1328.
  31. Bolotnik N., Pivovarov M., Zeidis I., Zimmermann K. The Undulatory Motion of a Chain of Particles in a Resistive Medium // ZAMM. 2011. V. 91. № 4. P. 259–275.
  32. Bolotnik N., Pivovarov M., Zeidis I., Zimmermann K. The Undulatory Motion of a Chain of Particles in a Resistive Medium in the Case of a Smooth Excitation Mode // ZAMM. 2013. V. 93. № 12. P. 895–913.
  33. Bolotnik N., Pivovarov M., Zeidis I., Zimmermann K. The Motion of a Two-body Limbless Locomotor along a Straight Line in a Resistive Medium in the Case of a Smooth Excitation Mode // ZAMM. 2016. V. 96. № 4. P. 429–452.
  34. Bolotnik N., Schorr P., Zeidis I., Zimmermann K. Periodic Locomotion of a Two-body Crawling System along a Straight Line on a Rough Inclined Plane // ZAMM. 2018. V. 98. № 11. P. 1930–1946.
  35. Wagner G., Lauga E. Crawling scallop: Friction-based Locomotion with One Degree of Freedom // J. Theor. Biol. 2013. V. 324. P. 42–51.
  36. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (15KB)
Indexing metadata


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies