Научный отчет № 2318

Название

Движение антропоморфного механизма при импульсном управлении. (Часть 4).

Авторы

Формальский А.М.

Аннотация

В главе 1 рассматривается плоский двуногий антропоморфный механизм (АМ), состоящий из семи шарнирно соединенных звеньев - корпуса и двух трехзвенных ног. Пять звеньев - корпус, два бедра и две голени - предполагается весомыми, а стопы - невесомыми. Изучается задача об организации с помощью импульсных воздействий "ходьбы" АМ по поверхности в случае, когда точка нулевого момента, двигаясь вдоль стопы, отслеживает положение центра масс АМ. Конфигурации АМ в начале и в конце каждого шага предполагаются заданными. Перемещение механизма из начальной в конечную конфигурацию происходит по "баллистической" траектории. В конце шага (в момент двойной опоры) прикладывается импульсные воздействия в суставах, которые обеспечивают мгновенную смену опоры с одной ноги на другую, а также первоначальное распределение скоростей звеньев для совершения следующего шага. Для построения баллистической траектории необходимо решить краевую задачу для системы нелинейных автономных дифференциальных уравнений десятого порядка. Доказана управляемость положения равновесия рассматриваемой системы с помощью момента в голеностопном суставе опорной ноги или с помощью перемещения точки нулевого момента вдоль стопы. При этом удается доказать возможность стабилизации стояния механизма на одной ноге. Аналитически получены некоторые свойства решений краевой задачи. Решение краевой задачи оказывается неединственным. На ЦВМ удается найти решения, при которых "походки" АМ по ряду признаков похожи на человеческие. Изучается мгновенная двухопорная фаза "ходьбы". Получены оценки затрат энергии и импульса управляющих сил на обеих фазах шага. В главе II рассматриваются плоские задачи о движении систем, состоящих из звеньев. Связи, накладываемые на систему, предполагаются односторонними. Помимо существующей односторонней связи, на систему в результате абсолютно неупругого удара накладывается еще одна связь. Изучается поведение системы после удара. Исследуется вопрос о том, сойдет ли система после удара с первоначальной односторонней связи или останется на ней. Предлагается одно из возможных объяснений механизма возникновения силы трения качения, использующее явление абсолютно неупругого удара.

Год публикации

1980 г.

Объём

124 с.

Научный руководитель

Охоцимский Д.Е., Девянин Е.А.

Ключевые слова

антропоморфный механизм, корпус, нога, бедро, голень, стопа, импульсное управление, точка нулевого момента, одноопорная фаза "ходьбы", двухопорная фаза, баллистическое движение, односторонняя (неудерживающая) связь, абсолютно неупругий удар, трение.