Мехатронные и робототехнические системы

Под мехатронной системой понимается динамический объект, алгоритм управления которым реализуется с использованием компьютера. Можно считать, что первой мехатронной системой, созданной в СССР в 50-е годы, была баллистическая ракета с бортовым компьютером и системой инерциальной навигации. Теория инерциального управления баллистическими ракетами была разработана А.Ю. Ишлинским).

С 70-х годов в институте механики МГУ и на кафедре начинают успешно развиваться исследования робототехнических систем с элементами искусственного интеллекта (Д.Е. Охоцимский, Е.А. Девянин). Эти работы выполняются в тесном контакте с кафедрой теоретической механики и ИПМ им. М.В. Келдыша.

Создается интегральная робототехническая система - действующий лабораторный макет шестиногой шагающей машины с системой управления, реализованной сначала на базе аналоговых вычислительных машин, затем на гибридном спецвычислителе и, наконец, на базе персонального компьютера. Эти работы выполнены впервые в стране и одновременно с аналогичными работами зарубежных коллективов. Основным результатом является разработка принципов и средств реализации системы управления машиной, обеспечивающая возможность перехода к созданию шагающих роботов целевого назначения (Е.А. Девянин, А.В. Ленский, Л.Г. Штильман, В.М. Буданов, Д.Н. Жихарев, Е.В. Гурфинкель).

Для детального исследования и моделирования ходьбы и бега, наряду с шестиногим роботом, создается теория и исследовательские макеты двуногих машин. Эти исследования относятся как к традиционной механике, так и к биомеханике человека и животных (А.М. Формальский, А.В. Ленский, Э.К. Лавровский, Е.А. Девянин, А.А. Гришин, И.В. Новожилов, Ю.В. Болотин, Д.Г. Алиева).

Построена теория управления манипуляционными системами, использующая информацию об усилиях. Такие системы могут, например, выполнять сборку хрупких деталей. Управление манипуляционными системами, взаимодействующими с объектами внешней среды, использует информацию о деформациях и напряжениях, возникающих в конструкции манипулятора (А.М. Формальский, Д.М. Гориневский, А.Ю. Шнейдер). Предложены алгоритмы распределения усилий, основанные на принципе двойственности выпуклых вариационных задач (Ю.В. Болотин).

Студенты и аспиранты кафедры составляют основу молодежных команд, которые с 1995 года участвуют в соревнованиях робототехнических систем во Франции и России в рамках "Международного фестиваля "Наук и технологий". Для этих соревнований построены автономные колесные мобильные роботы. В разные годы команды занимали призовые места в этих соревнованиях. В разработке роботов и подготовке молодежных команд участвовали Е.В. Гурфинкель, Е.А. Девянин, В.М. Буданов, А.А. Голован, А.А. Гришин, Д.И. Жихарев, А.В. Ленский.

В Институте механики МГУ при непосредственном участии аспирантов и студентов кафедры сконструированы и построены роботы - велосипеды двух конструкций, оснащенные системами угловой гироскопической стабилизации. Разработан закон управления, который дает такому роботу возможность совершать автономное движение по заданной трассе, содержащей прямолинейные и криволинейные участки (А.В. Ленский, А.М. Формальский, Е.В. Гурфинкель).