Прыгающий вибродвижитель

Полезная модель относится к движителям транспортных средств и может быть использована при разработке мобильных роботов.
Известен вибродвижитель, включающий инерционно-импульсный преобразователь с инерционными вращающимися массами и механизмом изменения радиуса их вращения и толкатель с механизмом возвратно-поступательного движения (патент RU №2274574, дата публикации 20.04.2006 г.).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия значительного количества кинематически связанных между собой звеньев механизмов.
Наиболее близким аналогом является прыгающий робот с подвижными опорами из полезной модели №97328, дата публикации 10.09.2010 г. Сущность полезной модели состоит в том, что прыгающий робот с подвижными опорами содержит корпус, выполненный в виде пластины, с закрепленными на нем четырьмя подвижными опорами, одним своим концом соединенными с корпусом шарнирным соединением, а другим - касающимися поверхности, на которой стоит робот; также робот содержит четыре реверсивных двигателя постоянного тока с реечной передачей, закрепленные на корпусе так, что рейки направлены вертикально, причем конец каждой рейки соединен шарниром с одной из четырех подвижных опор. Синхронная подача импульсов напряжения на четыре реверсивных двигателя постоянного тока позволяет прыгающему роботу с подвижными опорами совершать прыжки большей высоты.
Ее недостатком является недостаточная управляемость и отсутствие возможности комбинированного шагово-прыжкового перемещения.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции с одновременным повышением энергоэффективности путем отказа от применения шарниров (пар трения) и создания условий для управляемого резонансного движения системы, повышение управляемости движения за счет введения двух степеней свободы в движителе.
Вибродвижитель, содержащий рамную конструкцию с закрепленными под углом упругими элементами, а также включающий два вибровозбудителя колебаний при том, что ипользуется бесшарнирное крепление упругих элементов и асинхронное управление вибровозбудителями, создающее условия для управляемого резонансного движения системы, позволяющее реализовать в данной модели сложные движения за счет сложения управляемых колебаний двух упругих элементов.
Это достигается применением жестко закрепленных одним концом упругих элементов (3) и (4), использованием двух соленоидов (1) и (2) в качестве линейных электромагнитных двигателей. Благодаря двум степеням свободы возможно создание комбинированных видов движения - прыжковых, шагающих и прыжково-шагающих. Эффект достигается путем организации сложной колебательной системы, где в качестве упругих элементов выступают части несущей конструкции (3) и (4), а в качестве инерционного звена используются массивные возбудители резонансных колебаний - соленоиды (1) и (2). Упругий элемент (3) и связанный с ним соленоид (1) позволяют обеспечить периодические колебания преимущественно в горизонтальном направлении, а упругий элемент (4) и связанный с ним соленоид (2) позволяют обеспечить периодические колебания преимущественно в вертикальном направлении. Сложение двух управляемых колебательных движений позволяет обеспечить необходимый закон внутреннего движения системы в целом.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 Прыгающий вибродвижитель, вид сбоку
Фиг. 2 Прыгающий вибродвижитель, вид спереди
Фиг. 3 Прыгающий вибродвижитель, вид сзади
Конструкция содержит минимальное количество деталей. Полезная модель вибродвижителя представляет собой рамную конструкцию, где вертикально ориентированный упругий элемент (3) позволяет осуществлять упругие горизонтальные перемещения системы под действием инерционных и активных сил, а горизонтально ориентированный упругий элемент (4) позволяет осуществлять упругие вертикальные перемещения центра тяжести системы под действием таких же сил, но действующих в направлении, перпендикулярном к вышеуказанному.
Для демонстрации возможности движения и элементарного исследования узла, как части более сложного устройства, обустроена опорная нога (5) с колесами. Вертикальные и горизонтально ориентированные рессорные пластины скреплены между собой и с опорной ногой специальными кронштейнами.
На нижней оконечности вертикально ориентированного упругого элемента (3) обустроена толчковая опора (7), обеспечивающая лучшее сцепление с поверхностью земли.
Устройство работает следующим образом: соленоиды (1) и (2) включаются асинхронно, создавая колебания упругих элементов (3) и (4). Происходит отрыв и перемещение опорного пятака (7) от поверхности. В результате отталкивания толчковой опорой (7) от поверхности происходит перемещение устройства на опорной ноге (5) с закрепленными на ней колесами. За счет асинхронной работы соленоидов (1) и (2) в данной полезной модели можно реализовать сложные траектории движения толчковой опоры (7), а упругие элементы позволяют реализовать колебательные режимы работы с использованием накопленной в упругих элементах энергии.
Таким образом, в данной полезной модели предлагается простая конструкция вибродвижителя с двумя степенями свободы без использования шарнирных соединений, корпусных деталей и рычагов. Это позволяет реализовать в данной модели сложные движения за счет сложения управляемых колебаний двух упругих элементов.