В среде SolidWorks разработана 3D-модель гипотетического исполнительного механизма робота-птицы и получены значения массоинерционных характеристик элементов его конструкции. Рассмотрена математическая модель исполнительного механизма робота-птицы, построенная на основе модифицированной системы координат ДенавитаХартенберга и принципа Д’Аламбера.
Ключевые слова: робот-птица, синтез кинематической структуры робота, древовидный исполнительный механизм, уравнения кинематики и динамики робота, модифицированная система координат Денавита-Хартенберга.
Современная робототехника все глубже проникает во все сферы человеческой деятельности. Интенсивно развиваются автономные мобильные роботы, предназначенные для работы как на земной поверхности [1], так и в воздушной [2] среде.
Идея использовать птиц в качестве биологических прототипов летательных аппаратов возникла еще в XIX веке, когда форма крыльев стала отправной точкой при разработке аэропланов. При разработке робота-птицы большое внимание уделяется технике полета. Птицы перемещаются за счет толчка крыльев вниз. Исключение составляет только колибри. Из-за своего маленького размера для нее характерна промежуточная техника полета: ¾ толчковых движений вверх и ¼ вниз. Колибри является прототипом разработанного в Торонтском университете Ментора — орнитоптера с четырьмя управляемыми крыльями. Размер этого робота составляет 30 см, масса — 500 г. Робот-колибри является первым искусственным устройством, способным осуществлять стационарный полет длительностью 10 мин. [1].
Немецкие инженеры из компании FESTO разработали робота-птицу, выполненного по образцу реальной птицы, — серебристой чайки. Беспилотный летательный аппарат получил название SmartBird (рис. 1). Размах крыльев механической птицы составляет 2 м, вес конструкции — всего 450 г. «Умная птица» перемещается за счет взмахов крыльями, аналогичных взмахам чайки. Кроме того, робот способен взлететь и приземлиться без посторонней помощи. Движение крыльев осуществляется не только вверх и вниз, но и вокруг собственной оси, что обеспечивает механической чайке максимальную точность полета [2].