Naslov
Adaptivno upravljanje gibanjem četveronožnog robota korištenjem promjenjive podatnosti rotirajućih spiralnih stopala
(Adaptive control of quadruped robot locomotion through variable compliance of revolute spiral feet)

Autori
Mutka, Alan

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
20.03

Godina
2015

Stranica
173

Mentor
Kovačić, Zdenko

Ključne riječi
četveronožno gibanje robota; pasivna promjenjiva podatnost; adaptivno upravljanje podatnosti; kinematika centra tijela; trodjelna ciklička trajektorija
(quadruped locomotion; passive variable compliance; adaptive compliance control; central body kinematics; three segmented cyclic trajectory)

Sažetak
Područje istraživanja doktorske disertacije vezano je za projektiranje i integraciju sustava upravljanja četveronožnih robotskih hodača. Istraživanje je podijeljeno u tri nezavisne cjeline (adaptivna podatnost, kinematika te generiranje sekvenci gibanja) koje se u konačnici integriraju s ciljem dobivanja što prirodnijeg i energetski učinkovitijeg robotskog gibanja. Uloga adaptivne podatnosti odnosno adaptacije elastičnosti noge s obzirom na podlogu i frekvenciju kretanja važna je za postizanje energetski optimalnog kretanja. Osim sposobnosti adaptacije podatnosti, javlja se potreba i za detekcijom promjene krutosti podloge s ciljem zadržavanja stabilnosti kretanja. U disertaciji je prikazan dizajn podatnog robotskog stopala koje ima sposobnost promjene pasivne podatnosti te detekcije elastičnosti podloge po kojoj se kreće. Za postizanje modularnog i robusnog sustava upravljanja važno je odvojiti kinematiku jedne noge od kinematike centra tijela. Rješavanje inverznog kinematičkog problema za upravljanje pozicijom i orijentacijom stopala noge u odnosu prema koordinatnom sustavu kuka ili baze robota izvedeno je analitičkim putem zbog malog broja stupnjeva slobode gibanja. S druge strane, upravljanje pozicijom i orijentacijom centra tijela robota riješeno je korištenjem matrice Jakobijana. Prednost korištenja matrice Jakobijana je u mogućnosti iskorištavanja viška stupnjeva slobode gibanja upravljanjem preko nul-prostora matrice sustava. Ovaj pristup omogućuje da se istovremeno, osim pozicijom i orijentacijom centra tijela, može upravljati i nekim dodatnim uvjetom, kao što je raspored centra mase i slično. Generiranje cikličkih sekvenci (hod, kas, galop...) te acikličkih sekvenci gibanja (lijeganje, ustajanje, sjedanje...) izvedeno je u lokalnom koordinatnom sustavu svake noge korištenjem trajektorija koje opisuju kretanje vrha stopala. Sinkronizacija četiri noge koja je ključna za postizanje određenog tipa gibanja izvedena je korištenjem automata stanja. Predstavljeni upravljački algoritam ima mogućnost izvođenja cikličkih i acikličkih trajektorija, kontrolirane promjene sekvenci gibanja te omogućuje integraciju sa spomenutom kinematikom centra tijela. Eksperimentalna validacija predstavljenog upravljačkog sustava izvedena je na sveukupno četiri istraživačke platforme: tri varijante četveronožnog hodača pogonjenog električkim motorima (Dynarobin 1, 2 i 3) te na četverokračnom mobilnom robotu s pogonskim gusjenicama (VIV). Eksperimenti su provedeni unutar virtualnog okruženja te na realnim sustavima.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA