В статье рассмотрен прыгающий робот, оснащенный системой крыльев, раскрывающихся в верхней точке прыжка и обеспечивающих полет, аналогичный полету насекомых. Такие аппараты получили название инсектоптеры. Они оснащены двумя оппозитно двигающимися крыльями, установленными на фюзеляже, где также установлено хвостовое оперение, оснащенное рулями высоты и направления. Крылья с изменяемыми параметрами и геометрией приводятся в движение с помощью электродвигателя и специальной трансмиссии. Полет инсектоптера разделен на этапы: набор высоты происходит в соответствии с выбранным законом изменения вертикальной координаты, на следующем этапе устройство начинает движение в горизонтальной плоскости в заданную точку пространства. На основе разработанной математической модели беспилотного летательного аппарата (БПЛА) выполнено математическое моделирование полета. Спроектирован и изготовлен прототип БПЛА-стрекозы, который оснащен оппозитными машущими крыльями. Предложена методика определения приведенных сил тяги и подъемной силы. Установлена линейная зависимость между частотой колебаний крыльев и величиной этих сил, определены коэффициенты пропорциональности. Проведено сравнение результатов математического моделирования и экспериментов, которые показывают удовлетворительную сходимость.
In the article, the jumping robot equipped by a system of wings, which activating at the upper phase of jumping and provides insects-like flight, was described. Such devices are called insectcopters. These robots are equipped by two oppositely moving wings mounted on the fuselage. The fuselage is also equipped by the tail unit with elevators and rudder. Wings with variable parameters and geometry are driven by an electric motor with special transmission. The flight of the insectcopter is divided into the following stages: the climb takes place in accordance with the chosen law of vertical coordinate change, in the next stage the device begins to move in a horizontal plane towards the given point in space. Authors describe a mathematical model of an unmanned aerial vehicle (UAV) and results of numerical simulation of the robot. The prototype of dragonfly-like UAV, which is equipped by oppositely moving wings, was designed. The method of determining the reduced forces of traction and lift was proposed. The linear dependence between the oscillation frequency of the wings and the value of the forces was established, the proportionality coefficients were defined. The comparison of the results of mathematical modeling and experiments was carried out.
1. Яцун С.Ф. Моделирование движения многозвенного прыгающего робота и исследование его характеристик / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова // Известия РАН. Теория и системы управления. – 2013. – № 4. – С. 137–149.
2. Яцун С.Ф. Этапы движения четырехзвенного робота, перемещающегося с отрывом от поверхности / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Л.Ю. Волкова, А.В. Ворочаев // Научно-технические ведомости СПБГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. – 2013. – № 5. – С. 109–118.
3. Яцун С.Ф. Прыгающий робот для проведения поисковых работ / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, А.В. Ворочаев // Экстремальная робототехника – робототехника для работы в условиях опасной окружающей среды: труды 7-го международного симпозиума. – СПб., 2013. – С. 152–159.
4. Яцун С.Ф. Исследование влияния длин звеньев крыла орнитоптера на его кинематические характеристики / С.Ф. Яцун, С.Е. Ефимов, Г.С. Наумов // Четырнадцатая национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием КИИ-2014: труды конференции. Т.3. – Казань, 2014. – С. 359–365.
5. Локтионова О.Г. Исследование движения прыгающего робота, оснащенного крыльями с изменяемой геометрией / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Ворочаева, А.В. Ворочаев // Четырнадцатая национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием КИИ-2014: труды конференции. Т.3. – Казань: Изд-во РИЦ «Школа», 2014. – С. 307–314. – Казань, 2014. – Т. 3. – С. 307–314.
6. Яцун С.Ф. Исследование влияния точки закрепления крыла на полет прыгающего летающего робота / С.Ф. Яцун, Л.Ю. Ворочаева, А.В. Ворочаев // Экстремальная робототехники // Труды международной научно-технической конференции. – СПб.: Изд-во «Политехника-сервис», 2014. – С. 65–70.
7. Черноусько Ф.Л. Оптимальное управление движением многозвенной системы в среде с сопротивлением // ПММ. – 2012. – Т. 76. – Вып. 3. – С. 355–373.