Как показано, плоский многозвенник может перемещаться по шероховатой горизонтальной плоскости в любом направлении, а также поворачиваться под действием внутренних управляющих моментов, приложенных к его шарнирам. Предложены простые конструктивные способы этих движений, даны достаточные условия их осуществимости, оценены смещения и скорости. При этом рассмотрены случаи трехзвенника и двузвенника.
Отметим некоторые отличия движений трехзвенника и двузвенника. Продольные движения трехзвенника (рис. 3) представляются более простыми и симметричными. Полный цикл продольного движения трехзвенника содержит только два медленных и два быстрых движения, в то время как такой же цикл для двузвенника насчитывает четыре быстрых и четыре медленных движения (рис. 6). С другой стороны, конструкция двузвенника, конечно, проще. По-видимому, целесообразно провести параметрический анализ движений обоих типов многозвенников и выбрать оптимальные (в том или ином смысле) значения конструктивных параметров и характеристик движения.
Компьютерное моделирование подтвердило осуществимость описанных движений многозвенников при более точном и детальном учете всех факторов.
Отметим отличительные особенности рассмотренного способа движения по сравнению с другими способами перемещения аппаратов и животных, использующими колеса, ноги, гусеницы.
1) Рассматриваемые движения происходят исключительно в горизонтальной плоскости, тело контактирует с плоскостью все время одними и теми же своими точками. Все точки тела движутся параллельно этой плоскости, а управляющие моменты перпендикулярны ей. Поэтому размеры тела по вертикали (высота аппарата) могут быть малыми. Высота же колесного или шагающего аппарата ограничена снизу размерами колес или ног.
2) Для реализации произвольных движений достаточно двух или даже одного двигателя, установленных в шарнирах (для шагающего аппарата требуется не менее двух двигателей для каждой ноги).
3) Конструкция аппарата и способ движения весьма просты.
Эти особенности могут быть полезны при создании мобильных роботов малых размеров.
Поступила 25.11.99