طراحی مسیر بهینه و ردیابی حلقه بسته حرکت ربات دو پا

در این مقاله، به آنالیز سینماتیکی و دینامیکی راه رفتن یک ربات دو پا شامل اندام های حرکتی پایین تنه و بالا تنه (تنه، دست ها و گردن) بر روی سطوح شیبدار پرداخته می شود. از چالش های پیشروی این تحقیق می توان به دو فازی بودن دینامیک حاکم بر حرکت این سیستم و در نظر گرفتن تمام اندام های درگیر در راه رفتن اشاره نمود؛ که به شدت استخراج معادلات حرکت سیستم را با پیچیده می سازد. برای مواجه با این چالش ها، فرمولاسیون گیبس-اپل و نیز قانون برخورد نیوتن جهت استخراج معادلات دینامیکی این سیستم رباتیکی بکار گرفته شد. در ادامه، با استفاده از شرایط اولیه به دست آمده و نیز پاسخ دینامیکی سیستم به اثر گرانش زمین، یک روش عمومی جهت طراحی مسیر حرکت ربات بر روی سطوح شیبدار تشریح می شود. مهمترین ویژگی این مسیر طراحی شده، انطباق بسیار نزدیک آن با مسیری است که ربات در حرکت خودران خود بر روی سطوح شیبدار می پیماید که موجب شده تا با اعمال یک گشتاور کنترلی جزئی در ابتدای هر قدم، ربات را در پیمودن مسیر مطلوب طراحی شده هدایت نمود. شبیه سازی های صورت گرفته در متن مقاله برای رباتی متشکل از ۶ لینک صلب که گشتاور کنترلی اعمالی به مفاصل فعال آن با استفاده از روش خطی سازی فیدبک و طراحی کنترلر تنظیم کننده مربعی خطی به دست آمده، ادعای فوق را تایید می کند.

کلیدواژه ها:

گیبس-اپل ، قانون برخورد نیوتن ، تک تکیه گاهی ، دو تکیه گاهی ، ربات دو پا