«Швейцарский кубик» перемещается и балансирует без внешних движущихся частей

24 декабря 2013 г., 10:15

Инженеры из Института Динамических Систем и Контроля при Швейцарском Федеральном Технологическом Институте (ETH Zurich) разработали устройство, которое получило название Cubli (кубик). Оно представляет собой куб с размером ребра 15 см, способный подпрыгивать и сохранять равновесие, балансируя на ребре и даже на вершине.

Этот экспериментальный механизм приводится в действие инерционными колесами-маховиками, размещенными изнутри на трех взаимно перпендикулярных гранях. Момент вращения от раскручивания и торможения маховиков позволяет кубу также производить управляемое приземление на определенную грань в любом выбранном направлении.

Сочетая эти три способности — подпрыгивание, балансировка и контролируемое падение — Cubli может целенаправленно перемещаться.

Помимо интересного видео итогом этой работы стала методология серьезных исследований динамики и контроля, необходимых для мониторинга и проектирования сложных систем. Применявшийся при создании Cubli математический и физический аппарат может быть распространен на летательные аппараты, двигатели внутреннего сгорания и роботизированные системы (в том числе, состоящие из автономных самоорганизующихся модулей).

Доклад «The Cubli: A Reaction Wheel-based 3D Inverted Pendulum» был представлен на конференции 2013 European Control Conference (ECC) в Цюрихе. Авторы его подчеркнули, что сами по себе системы, действующие по принципу перевернутого маятника, хорошо известны и уже более столетия используются для тестирования и демонстрации концепций и теорий управления. Их «кубик» на общем фоне выделяют компактность реализации алгоритма управления, а также то, что Cubli приходит в движение без внешней помощи — резким торможением высокооборотных маховиков.