<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">izvestswsu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия Юго-Западного государственного университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings of the Southwest State University</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2223-1560</issn><issn pub-type="epub">2686-6757</issn><publisher><publisher-name>ЮЗГУ</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21869/2223-1560-2019-23-3-33-43</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">izvestswsu-526</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Машиностроение и машиноведение</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Mechanical engineering and machine science</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Исследование вариантов реализации серий прыжков  при преодолении прыгающим роботом лестничного пролета</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>The Research of Jumps' Implementation Options  in Overcoming Ladder Flight by the Jumping Robot</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ворочаева</surname><given-names>Л. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Vorochaeva</surname><given-names>L. Yu.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">mila180888@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Савин</surname><given-names>С. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Savin</surname><given-names>S. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">s.savin@innopolis.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мальчиков</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Malchikov</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">zveroknnp@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib></contrib-group><aff xml:lang="ru" id="aff-1"><institution>ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»</institution><country>Russian Federation</country></aff><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Университет Иннополис</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Innopolis University</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Southwest State University</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>06</day><month>09</month><year>2019</year></pub-date><volume>23</volume><issue>3</issue><fpage>33</fpage><lpage>43</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Ворочаева Л.Ю., Савин С.И., Мальчиков А.В., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Ворочаева Л.Ю., Савин С.И., Мальчиков А.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Vorochaeva L.Y., Savin S.I., Malchikov A.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/526">https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/526</self-uri><abstract><sec><title>Цель исследования</title><p>Цель исследования. Данная работа посвящена вопросам преодоления прыгающим роботом лестничного пролета при движении по нему вверх. При этом важно совершать прыжки с такой длиной и высотой, которая позволяет преодолеть препятствие с минимально затрачиваемыми энергией и временем. Поэтому в рамках статьи необходимо определить оптимальный вариант реализации серии прыжков для преодоления лестничного пролета по двум ранее указанным критериям.</p></sec><sec><title>Методы</title><p>Методы. Для исследования движения робота по лестничному пролету используются численные методы моделирования в специально разработанном программном комплексе. Для описания контактного взаимодействия устройства со ступенями пролета применяются методы теории удара, для моделирования разгона и полета устройства – методы динамики многомассовых систем.</p></sec><sec><title>Результаты</title><p>Результаты. В рамках работы проведено численное моделирование движения устройства при движении его сериями прыжков по лестничному пролету, в результате которого получены зависимости затрачиваемых на преодоление пролета энергии и времени от варианта движения (серии прыжков), а также построены оптимизационные диаграммы. Данные диаграммы позволяют сгруппировать варианты серий прыжков по областям от I до VII по мере удаления от оптимальной области I. Также установлено,  что независимо от числа прыжков оптимальным вариантом является тот, при котором один прыжок осуществляется на максимально возможное число ступеней, а во время каждого из остальных происходит запрыгивание на одну ступень.</p></sec><sec><title>Заключение</title><p>Заключение. Полученные в данной работе результаты найдут применение при разработке системы управления движением прыгающего робота, позволяющей устройству реализовывать преодоление лестничных пролетов оптимальным, с точки зрения затрачиваемых энергии и времени, вариантом.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><sec><title>Purpose of reseach</title><p>Purpose of reseach. This article is devoted to overcoming ladder flight by the jumping robot when moving up. At the same time it is important to make jumps with such length and height which allows overcoming an obstacle with minimum energy and time spent. So it is necessary to determine an optimal variant of jumps implementation for overcoming ladder flight by two specified criteria.</p></sec><sec><title>Methods</title><p>Methods. Numerical methods of modeling in specially developed program complex are used to study movement of the robot. Hit theory is used to describe device contact interaction with flight's steps. Methods of multimass system dynamics is used for dispersal and flight modeling.</p></sec><sec><title>Results</title><p>Results. Numerical modeling of device's movement at jumps series on ladder flight is done. Energy and time dependences spent for overcoming flights are received. Optimizing charts are also constructed. These charts allow to group options of jumps series from I to VII zones in the process of removal from optimum zone I. It is also stated that optimal variant is at which one jump is carried out on the greatest possible number of steps irrespectively from number of jumps. It is also stated that there is a jump on one step during the other jumps.</p></sec><sec><title>Conclusion</title><p>Conclusion. The study results can be applied at the development of jumping robot's movement system. It helps the device to realize overcoming ladder flights optimum from the point of view of spent energy and time.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>прыгающий робот</kwd><kwd>лестничный пролет</kwd><kwd>модель контактного взаимодействия</kwd><kwd>оптимизация</kwd><kwd>энергия</kwd><kwd>время перепрыгивания</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>jumping robot</kwd><kwd>ladder flight</kwd><kwd>model of contact interaction</kwd><kwd>optimization</kwd><kwd>energy</kwd><kwd>jumping time</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 18-31-00075.</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">the Work was done in the framework of RFBR project № 18-31-00075.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhao J., Yan W., Xi N., Mutka M.W., Xiao L. A miniature 25 grams running and jumping robot // Robotics and Automation (ICRA): Proc. IEEE Intern. Conf., Hong Kong, China, 2014. P. 5115-5120.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhao J., Yan W., Xi N., Mutka M.W., Xiao L. A miniature 25 grams running and jumping robot. Robotics and Automation (ICRA). Proc. IEEE Intern. Conf. Hong Kong, China, 2014, pp. 5115-5120.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lambrecht B. G. A., Horchler A. D., Quinn R. D. A small, insect-inspired robot that runs and jumps // Robotics and Automation (ICRA): Proc. IEEE Intern. Conf., Barcelona, Spain, 2005. P. 1240-1245.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lambrecht B. G. A., Horchler A. D., Quinn R. D. A small, insect-inspired robot that runs and jumps. Robotics and Automation (ICRA). Proc. IEEE Intern. Conf., Barcelona, Spain, 2005, pp. 1240-1245.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Xu Z., Lü T., Ling F. Trajectory planning of jumping over obstacles for hopping robot // J. of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2008. Vol. 30. No. 4. P. 327-334.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Xu Z., Lü T., Ling F. Trajectory planning of jumping over obstacles for hopping robot. J. of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering,  2008, vol. 30,  no. 4, pp. 327-334.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Яцун С.Ф., Ворочаева Л.Ю., Савин С.И. Исследование вопросов управления ориентацией колесного прыгающего робота в полете // Мехатроника, автоматизация, управление. 2019. № 4. С. 236-243.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jatsun S.F., Vorochaeva L.Yu., Savin S.I. Issledovanie voprosov upravleniya orientatsiei kolesnogo prygayushchego robota v polete [Study of Orientation Control for a Wheeled Jumping Robot in the Flight Phase of Motion]. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie = Mechatronics, automation, control, 2019, no.4, pp. 236-243 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Vorochaeva L., Savin S. Study of the Acceleration Modes of a Jumping Robot for Two Cases of Realisation // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics): Proc. IEEE Conf., Omsk, Russia, 2018. Р. 16.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vorochaeva L., Savin S. Study of the Acceleration Modes of a Jumping Robot for Two Cases of Realisation. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics):  Proc. IEEE Conf. Omsk, Russia, 2018, pp. 16.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ворочаева Л.Ю., Мальчиков А.В., Савин С.И. Определение диапазонов допустимых значений геометрических параметров колесного прыгающего робота // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22. № 1(76). С. 76-84. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-1-76-84.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vorochaeva L.Yu., Malchikov A.V., Savin S.I. Opredelenie diapazonov dopustimykh znachenii geometricheskikh parametrov kolesnogo prygayushchego robota [Ranges of admissible values of geometric parameters of a wheeled jumping robot]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2018, vol. 22, no. 1(76), pp. 76-84 (In Russ.). https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-1-76-84.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Anitescu M., Potra, F.A. Formulating dynamic multi-rigid-body contact problems with friction as solvable linear complementarity problems // Nonlinear Dynamics. 1997. Vol. 14(3). P. 231-247.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Anitescu M., Potra F.A. Formulating dynamic multi-rigid-body contact problems with friction as solvable linear complementarity problems. Nonlinear Dynamics, 1997, vol. 14(3), pp. 231-247.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Cottle R.W. Linear complementarity problem // Springer US. 2009. P. 1873-1878.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Cottle R.W. Linear complementarity problem. Springer US, 2009, pp. 1873-1878.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Avis D., Fukuda K. A pivoting algorithm for convex hulls and vertex enumeration of arrangements and polyhedral // Discrete &amp; Computational Geometry. 1992. Vol. 8(3). P. 295-313.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Avis D., Fukuda K. A pivoting algorithm for convex hulls and vertex enumeration of arrangements and polyhedral. Discrete &amp; Computational Geometry, 1992, vol. 8(3), pp. 295-313.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
