On the Skating Motion of a Robot Controlled by an Internal Flywheel

L. A. Klimina; Климина Л. А.; E. S. Shalimova; Шалимова Е. С.

doi:10.31857/S0002338823030071

On the Skating Motion of a Robot Controlled by an Internal Flywheel

Authors: Klimina L.A.¹, Shalimova E.S.¹
Affiliations:
1. Research Institute of Mechanics, Moscow State University, 119192, Moscow, Russia
Issue: No 4 (2023)
Pages: 168-176
Section: РОБОТОТЕХНИКА
URL: https://journals.rcsi.science/0002-3388/article/view/136892
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002338823030071
EDN: https://elibrary.ru/EUMHEG
ID: 136892

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The motion of an axisymmetric robot controlled by a flywheel mounted on it is considered. It is assumed that the body of the robot is in contact with the plane at three points, while the force of dry anisotropic friction acts at two points, and at the third point the friction is isotropic. The control of the internal flywheel, which ensures the movement of the object in the given direction, is built. The dependence of the average velocity of the center of mass of the robot on the parameters of the system is studied.

About the authors

L. A. Klimina

Research Institute of Mechanics, Moscow State University, 119192, Moscow, Russia

Email: ekateryna-shalimova@yandex.ru
Россия, Москва

E. S. Shalimova

Research Institute of Mechanics, Moscow State University, 119192, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: ekateryna-shalimova@yandex.ru
Россия, Москва

References

Черноусько Ф.Л. О движении твердого тела с подвижными внутренними массами // Изв. АН СССР. МТТ. 1973. № 4. С. 33–44.
Козлов В.В., Рамоданов С.М. О движении в идеальной жидкости тела с жесткой оболочкой и меняющейся геометрией масс // ДАН. 2002. Т. 382. № 4. С. 478–481.
Childress S., Spagnolie S.E., Tokieda T. A Bug on a Raft: Recoil Locomotion in a Viscous Fluid // J. Fluid Mechanics. 2011. V. 669. P. 527–556.
Черноусько Ф.Л. Движение тела по плоскости под влиянием подвижных внутренних масс // ДАН. 2016. Т. 470. № 4. С. 406–410.
Черноусько Ф.Л. Плоское движение тела под влиянием подвижных внутренних масс // Аналитическая механика, устойчивость и управление. Тр. XI Междунар. Четаевской конф. Т. 1. Казань: КНИТУ-КАИ, 2017. С. 354–361.
Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н. Динамика мобильных систем с управляемой конфигурацией. М.: Физматлит, 2022. 464 с.
Черноусько Ф.Л. Движение тела по плоскости под влиянием подвижных внутренних масс // Доклады Академии наук. Физика, технические науки. 2020. Т. 494. С. 69–74.
Фигурина Т.Ю. Оптимальное управление системой материальных точек на прямой с сухим трением // Изв. РАН. ТиСУ. 2015. № 5. С. 3–9.
Болотник Н.Н., Фигурина Т.Ю., Черноусько Ф.Л. Оптимальное управление прямолинейным движением системы двух тел в сопротивляющейся среде // ПММ. 2012. Т. 76. № 1. С. 3–22.
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.
Kelly S.D., Fairchild M.J., Hassing P.M., Tallapragada P. Proportional Heading Control for Planar Navigation: The Chaplygin Beanie and Fishlike Robotic Swimming // American Control Conference (ACC). Montreal, 2012. P. 4885–4890.
Kelly S., Abrajan-Guerrero R., Grover J., Travers M., Choset H. Planar Motion Control, Coordination and Dynamic Entrainment in Chaplygin Beanies // Proc. ASME Dynamic Systems and Control Conference. Atlanta, 2018.
Borisov A.V., Kuznetsov S.P. Regular and Chaotic Motions of a Chaplygin Sleigh Under Periodic Pulsed Torque Impacts // Regular and Chaotic Dynamics. 2016. V. 21. P. 792–803.
Bizyaev I.A., Borisov A.V., Kozlov V.V., Mamaev I.S. Fermi-like Acceleration and Power-law Energy Growth in Nonholonomic Systems // Nonlinearity. 2019. V. 32. № 9. P. 3209.
Dosaev M., Samsonov V., Hwang S.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. P. 1517–1527.
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.
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. 152–161.
Zmitrowicz A. Mathematical Descriptions of Anisotropic Friction // Intern. J. Solids and Structures. 1989. V. 25. № 8. P. 837–862.
Golovanov S., Klimina L., Dosaev M., Selyutskiy Y., Holub A. A Trimaran Controlled by an Internal Flywheel // 16th Intern. Conf. on Stability and Oscillations of Nonlinear Control Systems (Pyatnitskiy’s Conference). IEEE. Moscow, 2022. P. 1–2.
Вильке В.Г. Об анизотропном сухом трении и неудерживающих неголономных связях // ПММ. 2008. Т. 72. Вып. 1. С. 3–12.
Козлов В.В. Лагранжева механика и сухое трение // Нелинейная динамика. 2010. Т. 6. № 4. С. 855–868.
Карапетян А.В., Шишков А.А. Динамика конька Чаплыгина на горизонтальной плоскости с сухим анизотропным трением // Вестн. МГУ. Сер. 1. Математика, механика. 2020. № 2. С. 61–63.
Steindl A., Edelmann J., Plöchl M. Limit Cycles at Oversteer Vehicle // Nonlinear Dynamics. 2020. V. 99. № 1. P. 313–321.