WO2017105293A1 - Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий - Google Patents

Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий Download PDF

Info

Publication number
WO2017105293A1
WO2017105293A1 PCT/RU2016/050078 RU2016050078W WO2017105293A1 WO 2017105293 A1 WO2017105293 A1 WO 2017105293A1 RU 2016050078 W RU2016050078 W RU 2016050078W WO 2017105293 A1 WO2017105293 A1 WO 2017105293A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flywheel
flywheels
control unit
stabilizing
space
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/050078
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Игорь Викторович РЯДЧИКОВ
Григорий Георгиевич БУБНОВ
Семен Ильич СЕЧЕНЕВ
Евгений Владимирович ПЛУЖНИК
Original Assignee
Игорь Викторович РЯДЧИКОВ
Григорий Георгиевич БУБНОВ
Семен Ильич СЕЧЕНЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Викторович РЯДЧИКОВ, Григорий Георгиевич БУБНОВ, Семен Ильич СЕЧЕНЕВ filed Critical Игорь Викторович РЯДЧИКОВ
Publication of WO2017105293A1 publication Critical patent/WO2017105293A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C17/00—Aircraft stabilisation not otherwise provided for
    • B64C17/02—Aircraft stabilisation not otherwise provided for by gravity or inertia-actuated apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/30—Flywheels
    • F16F15/31—Flywheels characterised by means for varying the moment of inertia

Definitions

  • the invention relates to devices for stabilizing the position of a three-dimensional body in space with power compensation of deflecting influences, including two flywheels with flywheel drives connected to a three-dimensional body, a control unit connected to position sensors, a power source, and flywheel drives, all of which are rotational axes flywheels intersect in one and can be used in robotics to stabilize walking robots, to stabilize aircraft, buildings during earthquakes and other m The level of technology.
  • Various devices can be used to maintain the same position in the space of the volumetric body.
  • a typical example of such a device is any gyro-stabilized platform. When a deflecting effect appears on it or a platform or volume body connected with it, the position of which needs to be stabilized, such a device creates a moment of forces aimed at counteracting the deflecting effect.
  • the disadvantage of this solution is that any gyroscopic system, when compensating for the deflecting effect, has an undesirable precession, which must be compensated.
  • Kebli a cube called “Kubli” is described, which includes three flywheels arranged orthogonally to each other and located on three adjacent faces.
  • This device is the closest in technical essence to the claimed utility model and is taken as a prototype for the proposed utility model.
  • the disadvantage of this device is the lack of stability in three-dimensional space. Indeed, it makes it possible to stabilize a bulk body in an unstable equilibrium position, but can only compensate for small deflecting influences. With strong deflecting influences, the bulk body loses stability. Thus, such a solution can be used as a textbook, but it is impossible to put into practice for stabilization of walking robots, for stabilization of aircraft, buildings during earthquakes.
  • the present utility model mainly aims to propose a device for stabilizing the position of a volumetric body in space with power compensation of deflecting influences, including two flywheels with flywheel drives connected to a volumetric body, a control unit connected to position sensors , the power supply and the flywheel drives, and the axis of rotation of all the flywheels intersect at one point and allowing at least to smooth out the above disadvantage, and Menno provide increasing stability of the position volume in space, which is the technical problem of the present utility model.
  • the center of mass of one flywheel coincides with the center of mass of the second flywheel and is located inside the volumetric body, while the control unit is connected to the sensors of the angular velocity of rotation of each flywheel. Thanks to such an advantageous characteristic, it becomes possible to repeatedly increase the stabilization capabilities of a volumetric body, since the moment of inertia restoring equilibrium will come from one point.
  • each flywheel has a flywheel position sensor connected to the control unit. Thanks to this advantageous characteristic, it becomes possible to control the position of the flywheel and monitor the influence of its position on the balance of the volumetric body.
  • each flywheel has a sensor of angular speed of rotation of the flywheel connected to the control unit. Thanks to this advantageous characteristic, it becomes possible to control the angular velocity of the flywheel and to monitor the effect of its magnitude on the equilibrium of the volumetric body.
  • each flywheel drive has a flywheel position sensor connected to control unit. Thanks to this advantageous characteristic, an alternative to the aforementioned possibility arises of arranging the flywheel position sensor, not in the flywheel itself but in its drive.
  • each flywheel drive has a flywheel angular rotation speed sensor connected to a control unit. Due to this advantageous characteristic, an alternative to the aforementioned possibility arises of arranging the sensor of the angular speed of rotation of the flywheel, not in the flywheel itself but in its drive.
  • FIG. 1 depicts a functional diagram of a device for stabilizing the position of a volumetric body in space, according to a utility model.
  • FIG. 2 depicts a schematic arrangement of the elements of the device in space, according to the utility model.
  • FIG. 3 schematically depicts the stages of the operation of the device to stabilize the position of the volumetric body in space, according to the utility model.
  • a device for stabilizing the position of a volumetric body in space with power compensation of deflecting influences includes two flywheels 1 1 and 12 with drives of the flywheels 1 1 1 and 121 connected to a volumetric body, the casing of which is shown as 2, control unit 3 connected to position sensors 4, power supply 5 and flywheel drives 1 1 1 and 121.
  • the axis of rotation of all flywheels 1 1 and 12 intersect at one point, shown in figure 1 as O.
  • the center of mass of one flywheel 1 1 coincides with the center of mass of the second flywheel 12 and is located inside the volumetric body. Inside the body can an additional flywheel 13 with its drive 131 should be located, and the axis of rotation of all the flywheels intersect at one point.
  • the centers of mass of all flywheels 1 1, 12, 13 may coincide.
  • the axis of rotation of all flywheels can be orthogonal. Such an option is shown in figure 2. Double arrows show the possible direction of rotation of the flywheels.
  • Each flywheel may have a flywheel position sensor and / or an angular rotation speed sensor connected to the control unit.
  • each flywheel drive has a flywheel position sensor and / or a flywheel angular rotation speed sensor connected to a control unit. The figures are not shown.
  • Drives 1 1 1, 121, 131 of the flywheels can be made in the form of electric motors, including having their own controllers and servos, shown as 1 12, 122, 132.
  • the device may have flywheel braking units that are connected to the control side.
  • the figure 1 shows as 1 13, 123, 133.
  • flywheel drives can be used, which both spin the flywheels and slow down their rotation.
  • the control unit may be connected via wireless technology to a remote computer for data transmission and exchange.
  • the remote computer is designated as 6.
  • the connection between the proposed device and the remote computer can be carried out through an integrated network.
  • An integrated network includes various topologies, configurations, and layouts of interconnect components configured to interconnect corporate, global, and local area networks, and includes, without limitation, traditional wired, wireless, satellite, optical, and equivalent network technologies.
  • the number of flywheels can be a large three, although theoretically three flywheels can compensate for any external influence in the direction.
  • Each flywheel can be duplicated, which is especially important for increasing the response speed both to the appearance of a deflecting effect and to its abrupt cessation.
  • Stage A1 Three flywheels are placed in mutually orthogonal planes according to FIG. 2.
  • Stage A2 With any external impact, it is recorded using sensors 4, which are used by two, located at a distance from each other.
  • sensors are used, for example, MEMS accelerometers ST, which are capable of measuring acceleration and vibration simultaneously in three directions.
  • Stage A3 The readings of the sensors, corresponding to the presence of an external deflection, 4 are transmitted to the control unit 3, in which the data is recalculated to calculate the corresponding control signal, which is transmitted via servos 1 12, 122, 132 to the electric motors 1 1 1, 121, 131, which rotate the flywheels 1 1, 12, 13.
  • Stage A4 The rotation of the flywheels 1 1 1, 121, 131 creates a total moment of inertia, which exactly compensates for the external deflecting effect on the device, so the whole device does not change its position in space.
  • Stage A5 When the external deflection disappears, the rotation of the flywheels 1 1, 12, 13 is immediately inhibited by the electric motors 1 1 1, 121, 131 or specially arranged brakes 1 13, 123, 133.
  • a device for stabilizing the position of a volumetric body in space can be implemented by a specialist in practice and, when implemented, ensures the implementation of the declared purpose.
  • the possibility of practical implementation follows from the fact that for each feature included in the utility model formula based on the description, the material equivalent is known, which allows us to conclude that the criterion of “industrial applicability” for the utility model and the criterion of “completeness of disclosure” for the utility model are met.
  • the applicant made a prototype device for stabilizing the position of a volumetric body in space.
  • the control signals were transmitted digitally via a common CAN bus. (From the English. Controller Area Networ - a network of controllers, an industrial network standard, focused primarily on combining various actuators and sensors into a single network.
  • the transmission mode is serial, broadcast, packet).
  • the proposed solution allows to reduce the dimensions of such systems, since the flywheels can be placed in a compact form, nested one in the other.
  • the proposed device can be used as a device for stabilizing the position of a volumetric body in space with power compensation of deflecting influences and can be used:

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий, включающее в себя два маховика с приводами маховиков, соединенные с объемным телом, блок управления, соединенный с датчиками положения, источником электропитания и приводами маховиков, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке и может использоваться в робототехнике для стабилизации шагающих роботов, для стабилизации летательных аппаратов, зданий во время землетрясений и прочем. Согласно полезно модели центр масс одного маховика совпадает с центром масс второго маховика и расположен внутри объемного тела, при этом блок управления соединен с датчиками угловой скорости вращения каждого маховика. Достигаемый технический результат – повышение устойчивости положения объемного в пространстве.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ТЕЛА В ПРОСТРАНСТВЕ С СИЛОВОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ ОТКЛОНЯЮЩИХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к устройствам для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий, включающее в себя два маховика с приводами маховиков, соединенные с объемным телом, блок управления, соединенный с датчиками положения, источником электропитания и приводами маховиков, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной и может использоваться в робототехнике для стабилизации шагающих роботов, для стабилизации летательных аппаратов, зданий во время землетрясений и прочем. Уровень техники.
Для поддержания одинакового положения в пространстве объемного тела могут применятся различные устройства. Типичным примером такого устройства является любая гиростабилизированная платформа. При появлении отклоняющего воздействия на нее или связанную с ней платформу или объемное тело, положение которого нужно стабилизировать, такое устройство создает момент сил, направленный на противодействие отклоняющему воздействию. Недостатком такого решения является то, что любая гироскопическая система при компенсации отклоняющего воздействия обладает нежелательной прецессией, которую приходится компенсировать.
Известны из уровня техники устройства, которые стабилизируют положение в пространстве объемного тела без применения гироскопов. Так известно из уровня техники устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий, включающее в себя два маховика с приводами маховиков, соединенные с объемным телом, блок управления, соединенный с датчиками положения, источником электропитания и приводами маховиков, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке, см статью «The Cubli: A Reaction Wheel Based 3D Inverted Pendulum » (Кубли: Обратный маятник в трех измернениях на основе маховиков), опубликованного 17-19 июля 2013 года, в Цюрихе, Швейцария, на Европейской Конференции по Управлению (2013 European Control Conference (ЕСС), July 17-19, 2013, Zurich, Switzerland)
Ссылка в Интернет:
httpi//wwwJdsc.ethz.ch/conten^
syslerns-n- X)nuOl:ids(>dam F esearch DAndrea/Cubli/Cubli ECG2013.p f
В данном уровне техники описан куб, называемый «Кубли», который включает в себя три маховика, расположенных ортогонально друг другу и находящихся на трех смежных гранях.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели.
Недостатком данного устройства является недостаточное обеспечение устойчивости положения в трехмерном пространстве. Действительно, оно позволяет стабилизировать объемное тело, находящееся в положении неустойчивого равновесия, но может компенсировать только небольшие отклоняющие воздействия. При сильных отклоняющих воздействиях объемное тело теряет устойчивость. Тем самым такое решение возможно применять как учебное пособие, но невозможно применять на практике для стабилизации шагающих роботов, для стабилизации летательных аппаратов, зданий во время землетрясений.
Раскрытие полезной модели.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий, включающее в себя два маховика с приводами маховиков, соединенные с объемным телом, блок управления, соединенный с датчиками положения, источником электропитания и приводами маховиков, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке и позволяющую как минимум сгладить, указанный выше недостаток, а именно обеспечить повышение устойчивости положения объемного в пространстве, что и является поставленной технической задачей настоящей полезной модели.
Для достижения этой цели центр масс одного маховика совпадает с центром масс второго маховика и расположен внутри объемного тела, при этом блок управления соединен с датчиками угловой скорости вращения каждого маховика. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность многократно повысить возможности стабилизации объемного тела, так как восстанавливающий равновесие момент инерции будет исходить из одной точки.
Дополнительным преимуществом наличия указанных признаков является то, что появляется возможность очень быстро реагировать на отклоняющие воздействия.
Существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором внутри объемного тела расположен дополнительный маховик со своим приводом, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность стабилизировать положение в пространстве объемного тела при наличии произвольных отклоняющих воздействий и отсутствию одной из двух точек опоры. Действительно, при налиии одной точки опоры поддерживать равновесие можно уже с двумя ортогональными маховиками.
Существует и такой возможный вариант исполнения полезной модели, в котором центры масс всех маховиков совпадают. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность повысить возможности устройства стабилизировать объемное тело тремя маховиками.
Существует кроме того и такой возможный вариант исполнения полезной модели, в котором оси вращения всех маховиков ортогональны. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать максимально эффективную схему расположения маховиков, когда моменты инреции маховиков взаимно перпендикулярны.
Существует также вариант исполнения полезной модели, в котором каждый маховик имеет датчик положения маховика, соединенный с блоком управления. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность контролировать положение маховика и производить мониторинг влияния его положения на равновесие объемного тела.
Кроме того существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором каждый маховик имеет датчик угловой скорости вращения маховика, соединенный с блоком управления. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность контролировать угловую скорость маховика и производить мониторинг влияния ее величины на равновесие объемного тела.
Существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором каждый привод маховика имеет датчик положения маховика, соединенный с блоком управления. Благодаря такой выгодной характеристике появляется альтернативная вышеуказанной возможность расположения датчика положения маховика, не в самом маховике а в его приводе.
Существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором каждый привод маховика имеет датчик угловой скорости вращения маховика, соединенный с блоком управления. Благодаря такой выгодной характеристике появляется альтернативная вышеуказанной возможность расположения датчика угловой скорости вращения маховика, не в самом маховике а в его приводе.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 изображает функциональную схему устройства для стабилизации положения объемного тела в пространстве, согласно полезной модели.
- фигура 2 изображает схематичное расположение элементов устройства в пространстве, согласно полезной модели.
- фигура 3 схематично изображает этапы функционирования устройства для стабилизации положения объемного тела в пространстве, согласно полезной модели.
Согласно фигурам 1 -2 устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий включает в себя два маховика 1 1 и 12 с приводами маховиков 1 1 1 и 121 , соединенные с объемным телом, корпус которого показан как 2, блок управления 3, соединенный с датчиками положения 4, источником электропитания 5 и приводами маховиков 1 1 1 и 121 . Оси вращения всех маховиков 1 1 и 12 пересекаются в одной точке, показана на фигуре 1 как О.
Центр масс одного маховика 1 1 совпадает с центром масс второго маховика 12 и расположен внутри объемного тела. Внутри объемного тела может быть расположен дополнительный маховик 13 со своим приводом 131 , причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке.
Центры масс всех маховиков 1 1 , 12, 13 могут совпадать. Оси вращения всех маховиков могут быть ортогональны. Такой именно вариант и изображен на фигуре 2. Двойными стрелками показано возможное направлении вращения маховиков.
Каждый маховик может иметь датчик положения маховика и/или датчик угловой скорости вращения, соединенный с блоком управления. Или же каждый привод маховика имеет датчик положения маховика, и/или датчик угловой скорости вращения маховика, соединенный с блоком управления. На фигурах не показаны.
Приводы 1 1 1 , 121 , 131 маховиков могут быть выполнены в виде электродвигателей, в том числе иметь свои контроллеры и сервоприводы, показаны как 1 12, 122, 132.
Устройство может иметь блоки торможения маховиков, которые соединены с боком управления. На фигуре 1 показаны как 1 13, 123, 133. В качестве таких блоков торможения маховиков могут использоваться приводы маховиков, которые как раскручивают маховики, так и тормозят их вращение.
Блок управления может быть соединен посредством беспроводной технологии с удаленным компьютером для передачи и обмена данными. Удаленный компьютер обозначен как 6. Соединение между предлагаемым устройством и удаленным компьютером может осуществляться посредством объединенной сети. Объединенная сеть включает в себя различные топологии, конфигурации и компоновки компонентов межсетевого соединения, выполненные с возможностью соединять между собой корпоративные, глобальные и локальные вычислительные сети, и включает в себя, без ограничения, традиционные проводные, беспроводные, спутниковые, оптические и эквивалентные сетевые технологии.
В общем случае количество маховиков может быть и большим трем, хотя теоретически три маховика могут компенсировать любое по направлению внешнее воздействие. Каждый маховик может дублироваться, что особенно важно для повышения скорости реагирования как на появление отклоняющего воздействия, так и на резкое его прекращение. Осуществление полезной модели. Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве используют следующим образом. (Приводится не ограничивающий применения полезной модели пример использования).
Этап А1. Размещают три маховика во взаимно ортогональных плоскостях согласно фиг. 2.
Этап А2. При любом внешнем воздействии регистрируют его с помощью датчиков 4, которых используют два, располагая на удалении друг от друга. В качестве таких датчиков используют, например, МЭМС-акселерометры ST, которые способны измерять ускорение и вибрацию одновременно в трех направлениях.
Этап A3. Показания датчиков, соответствующие наличию внешнего отклоняющего воздействия, 4 передают на блок управления 3, в котором данные пересчитывающая для вычисления соответствующего управляющего сигнала, который передают через сервоприводы 1 12, 122, 132 на электродвигатели 1 1 1 , 121 , 131 , приводящие во вращения маховики 1 1 , 12, 13.
Этап А4. Вращение маховиков 1 1 1 , 121 , 131 создает суммарный момент инерции, который в точности компенсирует внешнее отклоняющее воздействие на устройство, таким образом все устройство не изменяет своего положения в пространстве.
Этап А5. При исчезновении внешнего отклоняющего воздействия вращение маховиков 1 1 , 12, 13 тут же тормозится электродвигателями 1 1 1 , 121 , 131 или специально расположенными тормозами 1 13, 123, 133.
Приведенные варианты осуществления полезной модели являются примерными и позволяют добавлять новые варианты или модифицировать описанные.
Промышленная применимость.
Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве может быть осуществлено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления на практике следует из того, что для каждого признака, включённого в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели и критерию «полнота раскрытия» для полезной модели. В соответствии с предложенной полезной моделью заявителем был изготовлен опытный образец устройства для стабилизации положения объемного тела в пространстве. Был использован
• электродвигатель фирмы MAXON motor ЕС-45 flat 70W,
· контроллер фирмы MAXON motor controller EPOS 50/5
• блок управления на базе микросхемы MCU STM32F4 Discovery,
• девятиканальные инерционные датчики IMU ADXL345
• сервопривод SPRINGRC SR508h
Тип серво: цифровая
Рабочее напряжение: 6,8-12 В
Скорость: 0,18 сек/60° (6 В)
Усилие на валу: 6,1 кг/см (6 В)
Скорость: 0,16 сек/60° (7,4 В)
Усилие на валу: 7,5 кг/см (7,4 В)
Угол вращения: 300°
Может постоянно вращаться на
Управляющие сигналы предавались в цифровом виде по общей CAN шине. (От анг. Controller Area Networ — сеть контроллеров, стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи— последовательный, широковещательный, пакетный).
При массе маховика 1 1 = 0,286 Кг, моментом инерции = 201 ,651 кг мм2, маховика 12 = 0,325 Кг, моментом инерции = 250,651 кг мм2 маховика 13 = 0,412 Кг, моментом инерции = 278,651 кг мм2, возможными скоростями вращения до 5000 об/мин, и угловыми ускорениями до 1000 об/с2 достигалась стабилизация тела массой 4 кг (вместе с маховиками, аккумуляторами, системами управления), с расстоянием от точки опоры до центра маховиков = 400 мм при отклоняющих импульсных воздействиях до 5 Н*с. Также, при использовании механизма торможения, тело встает из горизонтального положения в вертикальное. Возможно кратковременное отклонение тела от вертикали на угол до 40 градусов, длительностью до 1 ,5 с.
Опытная эксплуатация предлагаемого устройства показала, что:
При общей массе устройства в 4 кг, при приложении отклоняющего воздействия в виде горизонтально направленного абсолютно е кпругого столкновения с передачей импульса до 5 Н*с устройство реагирует вращением маховика, создающим момент силы, компенсирующим отклоняющее воздействие за время 0,12 с
Все это, в конечном счете, обеспечивает выполнение достигаемого технического результата - повышение устойчивости положения объемного в пространстве.
Преимуществом применения данного устройства является также то, что:
- достижение устойчивости достигается после всего трех колебательных движений вокруг точки равновесия;
- предлагаемое решение позволяет уменьшить габариты подобного рода систем, так как маховики можно размещать в компактном виде, вложенным один в другой.
Предлагаемое устройство может использоваться как устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий и применяться:
в робототехнике для стабилизации шагающих и двигающихся механизмов как целиком, так и их составных частей,
- для стабилизации различных транспортных средств .как, например, автомобилей на поворотах, так и плавающих средств, которые могут противостоять качению на волнах ,
в строительстве для стабилизации зданий, подверженным землетрясениям,
- при конструировании различных летательных аппаратов, (типичный пример - квадрокоптеры, которые производят съемки и которым необходима стабилизация в пространстве), а также для прочих летательных агрегатов.

Claims

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1 . Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий, включающее в себя два маховика с приводами маховиков, соединенные с объемным телом, блок управления, соединенный с датчиками положения, источником электропитания и приводами маховиков, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке отличающееся тем, что центр масс одного маховика совпадает с центром масс второго маховика и расположен внутри объемного тела, при этом блок управления соединен с датчиками угловой скорости вращения каждого маховика.
2. Устройство по п. 1 , отличающееся тем, что внутри объемного тела расположен дополнительный маховик со своим приводом, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что центры масс всех маховиков совпадают.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оси вращения всех маховиков ортогональны.
5. Устройство по п. 1 , отличающееся тем, что каждый маховик имеет датчик положения маховика, соединенный с блоком управления.
6. Устройство по п. 1 , отличающееся тем, что каждый маховик имеет датчик угловой скорости вращения маховика, соединенный с блоком управления.
7. Устройство по п. 1 , отличающееся тем, что каждый привод маховика имеет датчик положения маховика, соединенный с блоком управления.
8. Устройство по п. 1 , отличающееся тем, что каждый привод маховика имеет датчик угловой скорости вращения маховика, соединенный с блоком управления.
PCT/RU2016/050078 2015-12-14 2016-11-30 Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий WO2017105293A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153511 2015-12-14
RU2015153511 2015-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017105293A1 true WO2017105293A1 (ru) 2017-06-22

Family

ID=59057090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/050078 WO2017105293A1 (ru) 2015-12-14 2016-11-30 Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017105293A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112356011A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 西北工业大学 一种利用飞轮稳定测量平台的球形机器人
CN113997738A (zh) * 2021-12-03 2022-02-01 江苏集萃智能制造技术研究所有限公司 一种球形两栖机器人平台

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2082199C1 (ru) * 1995-01-05 1997-06-20 Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" Бинокль со стабилизированным оптическим изображением
US5723923A (en) * 1995-02-21 1998-03-03 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Apparatus for providing torque and for storing momentum energy
RU2213937C1 (ru) * 2002-01-21 2003-10-10 Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" Наземная гироскопическая система (варианты)
RU2295705C2 (ru) * 2001-10-17 2007-03-20 Инхеньерия, Дисеньо И Аналисис, С.Л. Гироскопический привод
RU2412873C1 (ru) * 2009-11-02 2011-02-27 Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") Способ ориентации целевой аппаратуры космических аппаратов и устройство, его реализующее

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2082199C1 (ru) * 1995-01-05 1997-06-20 Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" Бинокль со стабилизированным оптическим изображением
US5723923A (en) * 1995-02-21 1998-03-03 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Apparatus for providing torque and for storing momentum energy
RU2295705C2 (ru) * 2001-10-17 2007-03-20 Инхеньерия, Дисеньо И Аналисис, С.Л. Гироскопический привод
RU2213937C1 (ru) * 2002-01-21 2003-10-10 Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" Наземная гироскопическая система (варианты)
RU2412873C1 (ru) * 2009-11-02 2011-02-27 Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") Способ ориентации целевой аппаратуры космических аппаратов и устройство, его реализующее

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHANARAJAH GAJAMOHAN ET AL.: "The Cubli: A Reaction Wheel Based 3D Inverted Pendulum", PROC. EUROPEAN CONTROL CONFERENCE, July 2013 (2013-07-01), Zurich, Switzerland, pages 268 - 274, XP032526828 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112356011A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 西北工业大学 一种利用飞轮稳定测量平台的球形机器人
CN113997738A (zh) * 2021-12-03 2022-02-01 江苏集萃智能制造技术研究所有限公司 一种球形两栖机器人平台
CN113997738B (zh) * 2021-12-03 2023-09-22 江苏集萃智能制造技术研究所有限公司 一种球形两栖机器人平台

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017508109A (ja) プラットフォーム安定化システム
JP2017508109A5 (ru)
WO2009050578A3 (en) Combined mems accelerometer and gyroscope
WO2015069329A2 (en) Angularly unbounded three-axes spacecraft simulator
JP2010507793A (ja) コントロールモーメントジャイロ、及びその取付装置
SE507122C2 (sv) Anordning för stabilisering av fjärrstyrd sensor, såsom kamera
CN102771201A (zh) 用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件
JP2010058779A (ja) 飛翔ロボット
US10310602B2 (en) Controlled gyroscopic torque for an electronic device
US10732196B2 (en) Asymmetric out-of-plane accelerometer
CN104296746B (zh) 一种新型微型惯性测量单元组合
US20100022300A1 (en) Device with spatially unrestricted force feedback
CN207895756U (zh) 一种三飞轮立方体倒立摆系统
WO2017105293A1 (ru) Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий
JP2018030384A (ja) 飛行装置
RU160949U1 (ru) Устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий
CN105371834A (zh) 检测质量块及采用该检测质量块的陀螺仪
US10066941B2 (en) Three-axis micro gyroscope with ring spring
US2497614A (en) Stable vertical
CN105387853B (zh) 冲击稳健的集成多轴线mems陀螺仪
CN110631580B (zh) 一种基于原子自旋陀螺仪的单轴惯性平台系统
CN107255477B (zh) 一种仪表冗余惯性平台系统
WO2017135588A3 (ko) 해상 운송수단용 관성안정기 및 이의 제어방법
WO2013184084A9 (en) Torsional rate measuring gyroscope
RU2417352C1 (ru) Прецизионный гиростабилизатор

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16876135

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 29/10/2018)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16876135

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1