Аннотация:
В данной работе исследуются различные кинематические свойства качения одного твердого тела по другому как для классической модели качения без проскальзывания (скорости тел в точке контакта совпадают), так и для модели rubber-качения (дополнительно исключается прокручивание тел относительно друг друга). Кроме того, в случае когда оба тела ограничены сферическими поверхностями и одно из них неподвижно, уравнения движения подвижного шара представлены в форме системы Чаплыгина. Если при этом центр масс подвижного шара совпадает с его геометрическим центром уравнения движения представлены в конформно-гамильтоновой форме, а в случае когда радиусы подвижной и неподвижной сфер совпадают — в гамильтоновой.
Ключевые слова:
качение без проскальзывания, неголономная связь, система Чаплыгина, конформно-гамильтонова система.
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «УдГУ» при поддержке гранта Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в
российских образовательных учреждениях ВПО (11.G34.31.0039), ФЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (1.1248.2011), гранта Президента РФ поддержки ведущих научных школ
(НШ-2519.2012.1). Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки
Российской Федерации, соглашение 14.В37.21.1935. Работа Д. В. Трещева поддержана грантом поддержки ведущих научных школ НШ-2519.2012.1.
Поступила в редакцию: 06.09.2012 Исправленный вариант: 28.11.2012
Образец цитирования:
А. В. Борисов, И. С. Мамаев, Д. В. Трещев, “Качение твердого тела без проскальзывания и верчения: кинематика и динамика”, Нелинейная динам., 8:4 (2012), 783–797; J. Appl. Nonlinear Dyn., 2:2 (2013), 161–173
E. A. Mikishanina, P. S. Platonov, “Control of a Wheeled Robot on a Plane with Obstacles”, Mehatronika, avtomatizaciâ, upravlenie, 25:2 (2024), 93
Alexander A. Kilin, Elena N. Pivovarova, “Bifurcation analysis of the problem of a “rubber” ellipsoid of revolution rolling on a plane”, Nonlinear Dyn, 2024
A. A. Kilin, T. B. Ivanova, “The Integrable Problem of the Rolling Motion
of a Dynamically Symmetric Spherical Top
with One Nonholonomic Constraint”, Rus. J. Nonlin. Dyn., 19:1 (2023), 3–17
Е. А. Микишанина, “Динамика качения сферического робота с маятниковым приводом, управляемого сервосвязью Билимовича”, ТМФ, 211:2 (2022), 281–294; E. A. Mikishanina, “Rolling motion dynamics of a spherical robot with a pendulum actuator controlled by the Bilimovich servo-constraint”, Theoret. and Math. Phys., 211:2 (2022), 679–691
Yu. L. Karavaev, “Spherical Robots:
An Up-to-Date Overview of Designs and Features”, Rus. J. Nonlin. Dyn., 18:4 (2022), 709–750
Alexander A. Kilin, Elena N. Pivovarova, “Qualitative Analysis of the Nonholonomic Rolling of a Rubber Wheel with Sharp Edges”, Regul. Chaotic Dyn., 24:2 (2019), 212–233
Borislav Gajić, Božidar Jovanović, “Nonholonomic connections, time reparametrizations, and integrability of the rolling ball over a sphere”, Nonlinearity, 32:5 (2019), 1675
Alexander A. Kilin, Elena N. Pivovarova, “Integrable Nonsmooth Nonholonomic Dynamics of a Rubber Wheel with Sharp Edges”, Regul. Chaotic Dyn., 23:7 (2018), 887–907
Alexander A. Kilin, Elena N. Pivovarova, “The Rolling Motion of a Truncated Ball Without Slipping and Spinning on a Plane”, Regul. Chaotic Dyn., 22:3 (2017), 298–317
Tomi J. Ylikorpi, Aarne J. Halme, Pekka J. Forsman, “Dynamic modeling and obstacle-crossing capability of flexible pendulum-driven ball-shaped robots”, Robotics and Autonomous Systems, 87 (2017), 269
Ivan A. Bizyaev, Alexey V. Borisov, Alexander A. Kilin, Ivan S. Mamaev, “Integrability and nonintegrability of sub-Riemannian geodesic flows on Carnot groups”, Regul. Chaot. Dyn., 21:6 (2016), 759
Bizyaev I.A., Borisov A.V., Mamaev I.S., “The Dynamics of Nonholonomic Systems Consisting of a Spherical Shell With a Moving Rigid Body Inside”, Regul. Chaotic Dyn., 19:2 (2014), 198–213
Vladimir Dragović, Borislav Gajić, “Four-Dimensional Generalization of the Grioli Precession”, Regul. Chaotic Dyn., 19:6 (2014), 656–662
А. В. Борисов, И. С. Мамаев, И. А. Бизяев, “Иерархия динамики при качении твердого тела без проскальзывания и верчения по плоскости и сфере”, Нелинейная динам., 9:2 (2013), 141–202
И. А. Бизяев, А. В. Борисов, И. С. Мамаев, “Динамика неголономных систем, состоящих из сферической оболочки с подвижным твердым телом внутри”, Нелинейная динам., 9:3 (2013), 547–566
А. В. Болсинов, А. В. Борисов, И. С. Мамаев, “Качение без верчения шара по плоскости: отсутствие инвариантной меры в системе с полным набором интегралов”, Нелинейная динам., 8:3 (2012), 605–616