ВЫДЕЛЕНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ИНЕРЦИОННЫХ СИЛ ИЗ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ И КОРИОЛИСОВЫХ ИНЕРЦИОННЫХ СИЛ

Аннотация

Целью исследования является выделение в уравнениях динамики механических систем обобщенных гироскопических инерционных сил, состоящих из части центробежных и кориолисовых инерционных сил, с указанием тел, движения которых формируют эти силы. Методы исследования относятся к механике систем тел, системному анализу и робототехнике. Результаты исследования позволяют выписывать общие формулы вычисления обобщенных центробежных, кориолисовых и гироскопических инерционных сил через частные производные по обобщенным координатам от элементов матрицы инерционных коэффициентов в выражении кинетической энергии произвольной механической системы. В процессе анализа этих формул для систем тел со структурой открытого дерева, например, орбитальных станций с манипуляторами на борту или шагающих аппаратов в одноопорной фазе ходьбы, выделены тела, движения которых влияют на возникновение перечисленных инерционных сил. Для манипуляционных систем роботов приведены примеры уравнений динамики, в которых выделены все возможные инерционные силы и указаны тела, их формирующие. Заключение. Выделение гироскопических сил позволяет упростить формулу вычисления потребляемой мощности приводов, так как мощность этих сил равна нулю. Этот факт, в частности, позволяет упростить выражение минимизируемого функционала в задаче энергетически оптимального управления. Выделенные центробежные силы можно использовать для реализации программных движений некоторых тел манипуляторов с полярной, цилиндрической, сферической и ангулярной системами координат без затрат потребляемой мощности их приводов.