Найти

Результаты поиска

• ОБЗОР ТЕНДЕНЦИЙ В РАЗРАБОТКЕ БИОМИМЕТИЧЕСКИХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ

  Д.А. Гриценко , И. Б. Аббасов

  2025-01-30

  Аннотация ▼

  Представлен обзор некоторых современных тенденций в разработке и создании биомиме-
  тических подводных аппаратов. Биомиметика как междисциплинарная область науки черпает
  вдохновение из природных форм, что позволяет разработчикам создать оригинальные решения
  для задач подводных исследований. Во введении отмечена актуальность задачи и преимущества
  биомиметических конструкций, приведены некоторые успешные примеры использования данных
  подводных объектов. Указана цель, задачи обзора, описаны методы сбора, анализа информации.
  Отмечены особенности данной междисциплинарной области разработок подводных аппаратов,
  которые конструируются с учётом не только технологичности, также используются знания из
  области биологии. Представлены конструкции биомиметических роботов рыб, материалы для
  этих подводных аппаратов с учётом обтекаемости. Описаны разновидности технологий созда-
  ния автономных подводных аппаратов, их особенности движения и управления в водной среде:
  рыбоподобные движения, реактивная тяга. Подчеркнуты методы управления биороботами, ука-
  заны разработки на основе движения плавниками ската манты. Отмечена важность применение
  глубокого обучения с подкреплением при моделировании управления подводного аппарата. Подроб-
  но представлены примеры разработки биомиметических подводных аппаратов на основе вычис-
  лительного анализа динамики жидкости, возникновение турбулентности при различных типах
  движения. Некоторые разработчики создали бионические дельфиноподобные роботы, объединив
  механические свойства и подводное планирование, что позволило значительно улучшить манев-
  ренность и скорость этих аппаратов. Рассмотрены некоторые примеры реализации метода био-
  нического дизайна в области судостроения, авиации. Отмечены проблемы и перспективы разви-
  тия биомиметических технологий применительно к разработкам подводных автономных биоми-
  метических аппаратов. В заключение указаны основные результаты исследования и перспективы
  развития биомиметических технологий в морской инженерии

• УСТОЙЧИВОСТЬ ШАГАЮЩИХ МАШИН И РОБОТОВ В ПОДВОДНЫХ УСЛОВИЯХ

  В.В. Чернышев, И. П. Вершинина, В.В. Арыканцев

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  При проведении подводно-технических работ шагающие машины и роботы, передви-гающиеся по дну существенно превосходят по тяговым свойствам и проходимости тради-ционные транспортные средства. Условия эксплуатации подводных шагающих робототех-нических систем – сложный рельеф морского дна, уклоны, слабонесущий грунт и др., обуслав-ливают актуальность проблемы их устойчивости. Обсуждаются результаты теоретиче-ских и экспериментальных исследований, направленных на обеспечение динамической устой-чивости шагающих машин и роботов в подводных условиях. Новизна исследования обусловле-на учетом специфических особенностей их условий эксплуатации. Исследования базируются на результатах испытаний опытного образца 6-ти ногого подводного шагающего аппарата МАК-1. Неустойчивость шагающего аппарата может быть обусловлена особенностью походки. Также потеря устойчивости шагающего аппарата может наступить при встрече с нераспознанным препятствием и при преодолении уклонов. Проведено математическое моделирование динамики статически неустойчивых походок. Проанализированы основные этапы фазы движения аппарата в неустойчивом положении. Показано, что в подводных условиях динамически устойчивая ходьба 6-ти ногого шагающего аппарата с цикловыми движителями возможна и в случае независимого привода ног правого и левого борта. Рас-смотрены методы автономного реагирования на встречу с нераспознанным препятствием. Проанализированы различные типовые ситуации, возникающие при движении по неорганизо-ванной поверхности. Предложены методы самоадаптации и самоуправления ног на базе нечетких алгоритмов, исключающие возникновение аварийных ситуаций, включая опрокиды-вание. Рассмотрены особенности преодоления уклонов шагающими аппаратами в подводных условиях. При движении традиционных транспортных средств возможно их опрокидывание или сползание под уклон. Показано, что на слабых грунтах сползание шагающих машин под уклон маловероятно. Это обусловлено значительными деформациями грунта под опорными элементами (стопами) шагающих машин. Рассмотрен способ повышения устойчивости к опрокидыванию при движении шагающего аппарата вдоль уклона за счет раздельного регулирования условного клиренса механизмов шагания. Определенное внимание уделено устойчивости буровых шагающих платформ, передвигающихся по дну. Их специфика – высокое рас-положение центра масс. Рассмотрены возможные этапы опрокидывания шагающих плат-форм. Показан стабилизирующий эффект завышенного расположения центра плавучести. Результаты работы могут быть востребованы при разработке шагающих машин и роботов, предназначенных для подводнотехнических работ, для новых промышленных техноло-гий освоения ресурсов морского дна, для обеспечения антитеррористической и техногенной безопасности объектов подводной инфраструктуры и др. работ

• МОДЕЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ БИОМОРФНЫХ ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ

  Е. Ю. Смирнова , Д.К. Серов , Д. К. Пельменев , Н.П. Коренко, А.Ю. Никулина

  2025-04-27

  Аннотация ▼

  В настоящее время активно развивается область подводной робототехники для решения при-
  кладных и исследовательских задач. Одним из перспективных направлений применения подводных
  роботов является использование конструкций с биоподобным типом плавания. Использование авто-
  номных биоморфных подводных роботов (БПР) потенциально позволит расширить область приме-
  нения малошумных и безопасных для местной фауны подводных роботов для задач мониторинга и
  исследования местности. Целью работы является разработка и апробация методики модельно-
  ориентированного проектирования системы управления движением БПР. В рамках данной работы
  рассмотрена типовая конструкция туниморфного БПР с осцилляторным типом плавания. На при-
  мере рассматриваемой конструкции БПР описаны проблемные вопросы моделирования динамики
  БПР, а также синтеза их систем управления. Для БПР с осцилляторным типом плавания выделены
  типовые технологические операции (ТОП), выполняемые с учетом конструктивных особенностей
  БПР и состава их движительно-рулевого комплекса (ДРК). Предложена методика проектирования
  системы управления БПР на базе совместного использования технологий численного моделирования
  и классической теории автоматического управления (ТАУ). На основании предложенной методики
  разработана численная гидродинамическая модель движения туниморфного БПР с осцилляторным
  типом плавания. Проведены идентификационные вычислительные эксперименты, в рамках которых
  сняты переходные процессы, характеризующие динамику движения БПР при выполнении каждой
  отдельной ТОП. На основании проведенных экспериментов разработаны кибернетические модели
  движения БПР, позволяющие за счет упрощенного моделирования динамики с использованием типо-
  вых звеньев теории автоматического управления с переменными коэффициентами воспроизвести
  движение БПР в рамках выполнения типовых технологических операций. В рамках кибернетических
  моделей в соответствии с предложенной методикой проведен синтез алгоритмов управления дви-
  жением БПР для каждой из типовых технологических операций с использованием методов числен-
  ной оптимизации. Выполнена апробация разработанных алгоритмов на базе вычислительных экспе-
  риментов, проведенных в рамках численных гидродинамических моделей. Определены достоинства
  предложенной методики, а также сформулированы возможные перспективы применения БПР