Controlling spherical mobile robot in a two-parametric friction model

Abstract

Abstract. The theoretical mechanical model of the spherical robot with the flywheels located in a sphere is considered. The described design is intended for the motion control of a sphere on various trajectories. In the paper, control algorithms of a sphere on basic trajectories are investigated; the movements from rotation on the point and the movements on a straight line piece before the basic movements on curvilinear trajectories are considered. The paper describes dynamical models of a sphere robot, different models of friction, as well as a two-parametrical model as the main model of friction. Technical possibility of realization of a sphere robot with flywheels is proved.

Spherical Robots: An Up-to-Date Overview of Designs and Features

“…At present, active research is underway on quite a number of related problems. This includes investigation and development of models of contact interaction of a spherical body with the plane (surface) [8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19], explanation of the dynamics of motion of inhomogeneous spherical bodies, in particular, those with internal mechanisms changing the position of the center of mass and the angular momentum of the system [4,[20][21][22][23][24][25]. The problems of planning the motion of spherical robots along a trajectory [26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36] are no less popular.…”

The dynamical model of the rolling friction of spherical bodies on a plane without slipping

“…Алгоритмы управления существующими роботами в форме шара как системами, состоящими из многих тел, из-за сложности динамики строятся на кинематических моделях движения или без учета воздействия внешних сил сопротивления (в том числе трения). Однако, как показывают результаты последних работ по моделированию движения сферических роботов с учетом трения [6,7], а также результаты экспериментальных исследований, представленных в работах [2][3][4], трение оказывает существенное влияние на динамику движения. При этом специфика движения сферических роботов подразумевает различные виды движения, такие как качение, верчение и скольжение, а также их комбинации.…”