Инженерное дело

Механика миниатюрных роботов
Научное издание

Градецкий В. Г., Князьков М. М., Фомин Л. Ф., Чащухин В. Г.

год издания — 2010, кол-во страниц — 271, ISBN — 978-5-02-036969-6, тираж — 555, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ, масса книги — 560 гр., издательство — Наука

цена: 1400.00 руб

Издание осуществлено при финансовой поддержке РФФИ по проекту №09-01-07116

Р е ц е н з е н т ы:
д-р тех. наук А. В. Синев
д-р тех. наук М. Ю. Рачков

Утверждено к печати Учёным советом Института проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН

Формат 70x100 1/16. Печать офсетная

Изложены обобщённые результаты исследований динамики и методов управляемых движений миниатюрных многозвенных и капсульных мобильных роботов, способных перемещаться в невязких и вязких средах, в ограниченных и неограниченных пространствах. Оценено применение перспективных наноструктурированных материалов в механизмах сцепления миниатюрных роботов с внутренними поверхностями труб. Приведены результаты исследований динамических процессов, происходящих в миниатюрных роботах с электромагнитными актюаторами. Дан анализ состояния и тенденций развития микро- и нанороботов. Анализируются математические модели динамики микророботов, методы их движения, зависимости между параметрами.

Для специалистов в области робототехники, механики, мехатроники, микро- и нанотехнологий.

Expounded basic R&D pertain to the dynamics and control motion methods of miniature multilink and capsule mobile robots that are capable to slide in viscous and non-viscous areas, in limited and non-limited spaces. Mathematical models of microrobot's dynamics and dependence between main parameters are presented. Prospective nanostructural material applications are estimated for robot's electromagnetic actuator with coupling devices to satisfy the motion along internal surfaces of small diameter tubes. State of the art and evolution tendencies of miniature, micro- and nanorobots are discussed.

The book is intended for specialists in the field of robotics, mechanics, mechatronics, micro- and nanotechnologies.

В книге обобщены результаты исследований динамики и методов управляемых движений миниатюрных многозвенных и капсульных мобильных роботов. Изучение движения биообъектов, в частности ящериц-гекконов, позволило рассмотреть действие сил, приложенных к миниатюрным роботам, на уровне микро- и нанопроцессов взаимодействия с поверхностями.

Приводится анализ современного состояния и тенденций развития миниатюрных мехатронных роботов, выявлены методы их движений внутри труб малых диаметров при условии адаптации к поверхностям различного качества, расположенным под различными углами к горизонту.

Введение	5

*Глава 1*
Особенности построения миниатюрных роботов	16

1.1. Микророботы, микромашины и современные технологии	16
1.2. Применение микросистемной техники и микроэлектромеханические
системы	17
1.3. Миниатюрные роботы, перемещающиеся по поверхности	22
1.4. Миниатюрные роботы в ограниченных пространствах	24
1.5. Миниатюрные роботы в воздушном пространстве	28
1.6. Миниатюрные роботы в водной среде	33
1.7. Сборочные мини- и микроробототехнические системы	43

*Глава 2*
Основные сведения о движении миниатюрных систем	47

2.1. Методы движений миниатюрных систем	47
2.2. Отличительные особенности движения миниатюрных систем	51
2.3. Силы, действующие в мини- и микросистемах	57
2.4. Микроманипулирование миниатюрными объектами	68
2.5. Силовые эффекты в микрозахватных устройствах и при выполнении
микросборки	71
2.6. Акустические эффекты	75

*Глава 3*
Механические системы миниатюрных внутритрубных роботов	80

3.1. Методы движения миниатюрных роботов в трубах	80
3.2. Механические системы миниатюрных роботов с электромагнитными
приводами	92
3.3. Движение многозвенных роботов	101

Глава 4
Динамические процессы в миниатюрных роботах	107

4.1. Упрощённые модели миниатюрных роботов	107
4.2. Устройство и движение микрокапсулы под действием перистальтики
желудочно-кишечного тракта	109
4.3. Динамические процессы при передвижении модели многозвенного
робота в жидкости	112
4.4. О воздухоплавании «летающих микророботов»	128

*Глава 5*
Движущий эффект колебаний в механике миниатюрных роботов	131

5.1. Движущий эффект колебаний при движении миниатюрных роботов
в вязких средах при числах Рейнольдса порядка 10^-3—10^-5	131
5.2. Перемещения миниатюрных роботов в вязких средах за счёт
волновых колебаний при числах Рейнольдса, близких к единице	137
5.3. Анализ движения миниатюрных роботов в вязких средах за счёт
возбуждения пульсирующих колебаний	147

*Глава 6*
Динамические процессы при движении миниробота в трубе малого
диаметра	157

6.1. Конструкция миниробота	157
6.2. Динамика робота	160
6.3. Результаты моделирования динамики	162
6.4. Внутритрубный миниатюрный робот с возможностью реверсивного
движения	166
6.5. Моделирование устройства сцепления с поверхностью, обладающего
анизотропным трением	170
6.6. Внутритрубный робот с передвижением инерционного типа	174

*Глава 7*
Наноструктурированные покрытия контактных поверхностей мобильных
роботов	179

7.1. Требования к материалам для покрытия контактных поверхностей
роботов	179
7.2. Биологические адгезивы	180
7.3. Искусственные адгезивы	185
7.4. Применение сухих адгезивов в устройствах сцепления с
поверхностью	196
7.5. Повышение анизотропности трения при использовании адгезионных
материалов	197
7.6. Технические требования к сухим адгезионным материалам для
покрытия контактных поверхностей роботов	199

Глава 8
Управление движением миниатюрных роботов	203

8.1. Управление движением миниатюрных колесных роботов в трубах с
использованием центробежных сил в качестве сил, прижимающих
колёса к поверхностям движения	203
8.2. Управление миниатюрным многозвенным роботом на основе сенсорной
информации для инспекции трубопроводных сетей с пересечениями и
разветвлениями	212
8.3. Управление мобильным роботом вертикального перемещения в
условиях неопределённости с обходом препятствий	224

Глава 9
Современные тенденции миниатюризации робототехнических систем	228

9.1. Уменьшение габаритов функциональных мехатронных модулей	228
9.2. Создание сверхминиатюрных датчиков и перспективных систем на
их основе	234
9.3. Применение наноматериалов для миниатюризации роботов и их
компонентов	239
9.4. Использование явлений на молекулярном и клеточном уровнях для
достижения сверхминиатюризации систем робототехники	240
9.5. Перспективы применения наногенераторов	243

Литература	255

Книги на ту же тему

Манипуляционные роботы: динамика, управление, оптимизация, Черноусько Ф. Л., Болотник Н. Н., Градецкий В. Г., 1989
Управление манипуляторами при выполнении различных технологических операций, Филаретов В. Ф., Зуев А. В., Губанков А. С., 2018
Манипуляционные системы роботов, Корендясев А. И., Саламандра Б. Л., Тывес Л. И., Владов И. Л., Данилевский В. Н., Жавнер В. Л., Колискор А. Ш., Петров Л. Н., Серков Н. А., Модестов М. Б., Ушаков В. И., Тихомиров В. Г., Ковалёв В. Е., 1989
Системы технического зрения (принципиальные основы, аппаратное и математическое обеспечение), Писаревский А. Н., Чернявский А. Ф., Афанасьев Г. К., Кухарчик П. Д., Лебедев В. И., Потапов А. В., Ревинский В. В., Тихоненко О. М., 1988
Техническое зрение роботов, Пью А., ред., 1987
Зрение роботов, Хорн Б. К. П., 1989
Теоретические основы робототехники. В 2 кн. (комплект из 2 книг), Корендясев А. И., Саламандра Б. Л., Тывес Л. И., 2006
Проектирование и разработка промышленных роботов, Белянин П. Н., Шифрин Я. А., ред., 1989
Искусственный интеллект: Применение в интегрированных производственных системах, Кьюсиак Э., ред., 1991
Робототехника: История и перспективы, Макаров И. М., Топчеев Ю. И., 2003
В поисках роботов, Коут А. Д., 1970
Знакомьтесь — роботы! — 2-е изд., Артоболевский И. И., Кобринский А. Е., 1979
Наш коллега — робот, Бусленко В. Н., 1984
123 эксперимента по робототехнике, Предко М., 2007
Устройства и системы управления подводных роботов, Филаретов В. Ф., Лебедев А. В., Юхимец Д. А., 2005
Автономные подводные роботы: системы и технологии, Агеев М. Д., ред., 2005
Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы, Кулешов В. С., Лакота Н. А., Андрюнин В. В., Белоусов В. Н., Горбацевич Е. Д., Дорохов В. П., Егоров И. Н., Моисеенков В. А., Подураев Ю. В., Шведов В. Н., Ющенко А. С., 1986
Адаптивные робототехнические комплексы, Тимофеев А. В., 1988
Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами, Вукобратович М., Стокич Д., Кирчански Н., 1989
Телеуправление роботами с помощью ЭВМ, Вертю Ж., Куафе Ф., 1989
Нанотехнологии. — 2-е изд., доп., Пул Ч., Оуэнс Ф., 2005
Линейные измерения микрометрового и нанометрового диапазонов в микроэлектронике и нанотехнологии, 2006
Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований, 2002
Электрические машины автоматических устройств. Учебник для вузов, Юферов Ф. М., 1976
Электрические машины. Ч. 2: Учебник для вузов, Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С., 1979
Нелинейная электромеханика, Скубов Д. Ю., Ходжаев К. Ш., 2003
Электрические машины и микромашины. Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп., Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С., 1981
Электрические машины (специальный курс). Учебное пособие для вузов, Кононенко Е. В., Сипайлов Г. А., Хорьков К. А., 1975
Быстродействующие электромеханические тормозные устройства для электродвигателей, Бочкарев И. В., 2001
Основы механики неголономных систем. Учебное пособие для вузов, Добронравов В. В., 1970
Биосенсоры: основы и приложения, 1992

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Инженерное дело

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему