Для решения проблем плохой адаптивности и узкой функциональности традиционных моно-роботов в сложных двухступенчатых задачах предлагается система био-каменщик-детеныш. При этом каменщик использует раскрываемый панцирь в форме шара, в который встроены четыре механические ноги и водометы; детеныш — микроскопический корпус с двигателем с роторным приводом и подводной видимой световой коммуникационной системой. Кроме того, разработана зубчатая монтажно-разблокировочная структура для освобождения и восстановления детеныша. Для избежания сингулярности углов Эйлера на основе кватернионов была построена полностью связанная шестимерная кинематическая модель и предложен алгоритм УК-ПИД, позволяющий реализовать согласованное управление восьмью сервоприводами и четырьмя водометами каменщика. Гидродинамическое моделирование показывает, что форма шара позволяет эффективно снизить подводные потоковые помехи и повысить устойчивость. Эксперимент показал, что каменщик способен передвигаться на суше примерно на 60 см за 20 с и оставаться под водой сравнительно точной прямой траекторией движения, с небольшим отклонением и стабильной подводной тягой. Ошибка траектории детеныша в бассейне колеблется от -0.30 до 0.30 м и достигает пиковой скорости 32.51 см/с. Это исследование предоставляет осуществимый технический маршрут для совместной работы двухступенчатого био-каменщик-детеныш.

Био-двуступенчатый робот-каменщик; детеныш; управление движением; гидродинамическое моделирование