Engineering

Телеуправление с силовой обратной связью

Почувствуйте удалённую стенку через две связанные рукоятки. Сравните влияние задержки, жёсткости контакта и ограничения энергии канала силовой обратной связи.

Автор — Mykhailo Makarov

Изображение из программы

Что происходит

Увеличьте задержку и сравните обратную связь с ограничителем энергии и без него. Синяя рукоятка следует за упругой моделью руки оператора; оранжевая прижимается к стенке на пружине.

Одноосная модель с заданным движением руки оператора, конечными массами и ограниченными усилиями приводов. Ограничитель сдерживает только положительную работу привода силовой обратной связи. Это не полноценный двусторонний регулятор пассивности и не модель конкретного устройства.

Что попробовать

Модель и её ограничения

Другие эксперименты

К каталогу

Engineering

Роботы несут общий груз

В ангаре для марсоходов на марсианской исследовательской базе на закате, когда его огромные ворота открыты на красный реголит, шесть маленьких шестиколёсных роботов, пристыкованных к большому ящику с солнечными панелями, несут его вдоль нарисованной линии через поворот на четверть круга к его отсеку. Кулоново трение пола требует mu m g, прежде чем ящик вообще сдвинется; колёса каждого робота дают не больше mu_w m_r g, поэтому нужное число роботов одинаково на Марсе и на Луне и растёт на Земле, где ограничивают моторы. Команда использует общий закон управления, и каждый робот берёт свою долю с минимальной нормой: выключите одного — и смотрите, как ящик разворачивается, пока остальные не узнают об этом и не возьмут его нагрузку; уберите двоих — и команда упрётся в предел, а ящик будет едва ползти. Пусть один робот толкает пустой ящик не по центру — и тот повернётся вокруг точки на своей длинной оси, которую предсказывает замкнутая формула для однородного прямоугольника. Каждый джоуль, вложенный роботами, снова появляется как тепло в полу.

Engineering

Грузовой дрон с подвеской

Доставьте посылку вдоль пригородной улицы летним вечером: квадрокоптер взлетает с площадки на крыше склада, пересекает сады против порывистого встречного ветра, тормозит над последним домом, опускает посылку на лебёдке на коврик доставки и летит домой. Каждому ротору на висении нужна мощность по импульсной теории T^1.5/sqrt(2ρA); в поступательном полёте индуктивная мощность падает, сопротивление лопастей и корпуса растёт, а кривая мощности по замкнутой формуле даёт скорости наибольшей продолжительности и наибольшей дальности полёта. Резко затормозите — и посылка закачается как маятник с периодом 2π sqrt(L/g); включите гашение раскачки — и контроллер будет следовать за качанием, пока оно не затухнет. Удерживайте дрон на месте в постоянном ветре — относительно воздуха он в поступательном полёте: его наклон, угол отклонения посылки и мощность равны своим замкнутым формулам, — и каждый джоуль, взятый из аккумулятора, прослеживается в след роторов, лопасти, сопротивление, высоту и лебёдку.

Engineering

Беспилотный шаттл

Прокатитесь на беспилотном электрическом шаттле по университетскому кампусу ночью после дождя. Он рулит методом чистого преследования (pure pursuit) — целится в точку впереди на маршруте с кривизной 2 sin(alpha)/L_d, ровно 1/R на окружности, — замедляется до sqrt(a_lat/kappa) перед каждым поворотом, останавливается точно у отметки на двух остановках в пределах комфортных замедления и рывка и следит за дорогой веером лучей лидара. У зебры ждёт пешеход: шаттл видит её и уступает дорогу. Выключите правило уступания — и она шагнёт на дорогу в 14 м впереди; экстренная остановка займёт расстояние по замкнутой формуле v tau + v^2/2a + v a/2j; дайте восприятию задержку 1,2 с — и шаттл до неё доедет; поставьте фургон перед зеброй — и она будет скрыта, пока не окажется на полосе. Попробуйте сухой асфальт и мокрую листву и проследите каждый джоуль от аккумулятора в моторы, воздух, шины и тормоза и обратно через рекуперацию.