Планування траєкторії антропоморфного крокуючого робота (Biped Robot)

Khaldon Araffa

doi:10.20535/2523-4455.2019.24.2.168522

Т. 24 · № 2 · 2019 кві 30, 2019 Електронні системи та сигнали

Планування траєкторії антропоморфного крокуючого робота (Biped Robot)

Khaldon Araffa Відповідальний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Сторінки51-55 Опублікованокві 30, 2019

PDF

ТОМ 24 · № 2 · 2019 Переглянути випуск

Анотація

Гуманоїдні роботи довгий час були предметом великого інтересу. Серед різних рухів гуманоїдного робота найважчим і найважливішим рухом є двонога ходьба. Двонога ходьба - це, мабуть, найбільш підходящий спосіб для роботів рухатися в реальному середовищі. Однак побудова траєкторій для ходу двоногих роботів є складним завданням з урахуванням усіх ступенів свободи (DOF), які зазвичай пов'язані в механічній структурі. Для вивчення стабільного руху будь-якого двоногого робота слід вивчити кінематику, динаміку, розробити систему управління та найбільш важливі траєкторії. Дана робота присвячена плануванню траєкторії гуманоїдних роботів (робот AK Biped), особливо для планування траєкторії центру мас (CoM), точки нульового моменту (ZMP) і планування траєкторії гойдалки. Диффидентний метод, що використовується при плануванні траєкторії, як 3D лінійний інвертований маятник (LIMP), поліноміальна інтерполяція. Об'єктом дослідження є процес автоматичного керування ходьбою антропоморфного ходового робота (робота АК двоногих), для чого в даній роботі запропоновано підхід генерації спільної траєкторії для двоногих роботів з використанням трьох тривимірних лінійно обернених маятників для планування траєкторії Комітету, який утримує ЗМП всередині опорного багатокутника, який гарантує стабільну динамічну ходьбу робота АК двоногого, тоді траєкторія гойдалки виведена з використанням функції поліноміальної інтерполяції для плавного руху. Метою даної роботи є представлення повної 3D-стратегії ходьби з використанням динамічної моделі 3D-перевернутого маятника для генерації посилань траєкторій спільних з моделюванням, також проектування системи управління, яка гранітує стабільну ходьбу Biped Robot. Це робиться шляхом першого перегляду літератури про різні стратегії ходьби. У цьому огляді літератури модель 3D-лінійного перевернутого маятника виявилася найбільш цікавою стратегією подальших досліджень. Крім того, у наукових дослідженнях вона також використовується як проста модель людської ходьби. 3D-LIPM генерує траєкторію для загальної КМ, з якої можна обчислити кути з'єднання Ідея стратегії проста. Він моделює людину як лінійний інвертований маятник з безмасовими стрижнями, які представляють ноги, і точкову масу на кінці стрижнів, що представляє загальну масу тіла. Під час ходьби завжди існує принаймні одна нога на землі, яку можна розглядати як опорну ногу. Потім цю ногу моделюють як інвертований маятник. Загальне рішення замкнутої форми динаміки лінійного інвертованого маятника використовується для конструювання траєкторії центру мас (КМ) для ноги штанги. У генераторі траєкторії використовується загальне рішення 3D-LIPM для призначення траєкторії, для КМ двоногого робота АК. Траєкторія поворотної ніжки розроблена за допомогою функції інтерполяції профілю косинусної швидкості. Траєкторії суглобів використовуються як вхідні дані для динамічної моделі двоногих роботів в SimMechanics. Запропонована система управління в моделюванні виконується для налаштування траєкторії так, щоб динамічна модель могла ходити врівноважено, а надійність ходи перевірялася додаванням збурень. Наприклад, положення КМ збільшувалося або зменшувалося, і етапи моделювалися з різними рівнями землі. Ці моделювання показали, що траєкторія відносно міцна. Бібл. 10, рис. 4.

Ключові слова

#планування траєкторії #точка нульового моменту #лінійний перевернутий маятник #Zero moment point

Посилання

T. Ha and C.-H. Choi, “An effective trajectory generation method for bipedal walking,” Rob. Auton. Syst., vol. 55, no. 10, pp. 795–810, Oct. 2007, DOI: 10.1016/j.robot.2007.06.001.
E. Cuevas, D. Zaldivar, M. Perez, and M. Ramirez, “Polynomial trajectory algorithm for a biped robot,” May 2014, URL: http://arxiv.org/abs/1405.5937 .
B. Espiau and A. Keramane, “Limit cycles and their stability,” in International Conference on Robotics and Automation, 1996, DOI: 10.1109/ROBOT.1996.503785.
B. Vanderborght, Dynamic stabilisation of the biped lucy powered by actuators witDh controllable stiffness, vol. 63, no. STAR. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2010, ISBN: 9783642134166.
S. J. Van Dalen, “A Linear Inverted Pendulum Walk Implemented on TUlip,” Univ. Eindhoven, p. 84, 2012, URL: https://research.tue.nl/en/studentTheses/a-linear-inverted-pendulum-walk-implemented-on-tulip .
H. F. N. Al-Shuka, B. J. Corves, B. Vanderborght, and W.-H. Zhu, “Zero-Moment Point-Based Biped Robot with Different Walking Patterns,” Int. J. Intell. Syst. Appl., vol. 7, no. 1, pp. 31–41, Dec. 2014, DOI: 10.5815/ijisa.2015.01.03.
S. Kajita, F. Kanehiro, K. Kaneko, K. Yokoi, and H. Hirukawa, “The 3D linear inverted pendulum mode: a simple modeling for a biped walking pattern generation,” in Proceedings 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Expanding the Societal Role of Robotics in the the Next Millennium (Cat. No.01CH37180), 2002, vol. 1, no. 4, pp. 239–246, DOI: 10.1109/iros.2001.973365.
J. J. Alcaraz Jiménez, D. Herrero Pérez, and H. Martínez Barberá, “Motion planning for omnidirectional dynamic gait in humanoid soccer robots,” J. Phys. Agents, vol. 5, no. 1, pp. 25–34, 2011, DOI: 10.14198/JoPha.2011.5.1.04.
M. M. Pedersen and A. A. Nielsen, “Design of Biped Robot AAU-BOT1,” 2007.
Byung Rok So, Je Youn Choi, Byung-Ju Yi, and Wheekuk Kim, “A new ZMP constraint equation with application to motion planning of humanoid using kinematic redundancy,” in 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2005, pp. 4021–4027, DOI: 10.1109/IROS.2005.1545238.

Попередня у випуску Моделювання багатофункціанального терморезистивного перетворювача, що використовує технологію теплообміну Наступна у випуску Релаксаційні процеси у субмікронних гетеротранзисторах з системою квантових ям

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов

У статті розглянуто проблему ідентифікації структури затінення сонячних панелей. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю швидкої та адекватної реконфігурації…

#Сонячні панелі #Фотоелектрична поверхня #Моделювання структури тіней #Квазістатична ідентифікація

с. 362283.1-362283.7

10.20535/2523-4455.mea.362283

Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій

Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

Стаття присвячена розробці комплексного методу виділення фетального електрокардіосигналу (ФЕКГ) з неінвазивних абдомінальних записів та подальшої автоматизованої…

#абдомінальні електрокардіограми #фетальна електрокардіограма #аритмія #сліпе розділення джерел

с. 356487.1-356487.11

10.20535/2523-4455.mea.356487

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження…

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення

с. 361138.1-361138.6

10.20535/2523-4455.mea.361138

Схожі статті

Mikhail Removych Dombrougov, Моделювання явища інверсії градієнта профілю алюмінію при рідиннофазній епитаксії гетероструктур GaAl(P,As,Sb) , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Ivan-Viacheslav Oleksanrovych Serhiienko, Застосування методу активної компенсації хроматичної дисперсії для підвищення пропускної здатності волоконно-оптичного лінійного тракту , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен, Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Віталій О. Іващук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна, Моделювання впливу температури на електричну активність серцевих клітин: ідентифікація ключових іонних струмів за допомогою аналізу чутливості , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Oksana Yuriivna Kutova, Tetyana Yuriivna Obukhova, Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Bogdan Oleksiyovych Loboda, Tetyana Ivanivna Borodinova, Serhii Viktorovych Tkach, Сенсори на польових та фототранзисторах з металевими наночастинками та пористим кремнієм , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 5 (2018)
Mykola Fedorovych Zhovnir, Вимірювальний перетворювач кутових переміщень з використанням фазових набігань електричного поля поверхневих акустичних хвиль , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Arkadii Mykolaiovych Prodeus, Andrii Vitaliiovych Vityk, Daniil Yuriiovych Didenko, Суб’єктивне оцінювання якості та розбірливості мовних сигналів, спотворених синтезованими шумами , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Olexander Vasylovych Borisov, Лабораторний тестер сонячних елементів з динамічною реконфігурацією вимірювальної схеми , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
Yaroslav Ivanovych Starovoit, Oleksandr Hryhorovych Leiko, Механічні поля циліндричного п’єзокерамічного випромінювача силової конструкції в присутності акустичного екрана , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Yana Vjyatsheslavivna Kabushka, Anton Serhiiovych Zotko, Ivan Viktorovich Kandrachuk, Oleksii Volodymyrovych Korzhyk, Дальність виявлення малих повітряних об’єктів наземною системою шумопеленгування , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 5 (2018)

1-10 з 21 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] T. Ha and C.-H. Choi, “An effective trajectory generation method for bipedal walking,” Rob. Auton. Syst., vol. 55, no. 10, pp. 795–810, Oct. 2007, DOI: 10.1016/j.robot.2007.06.001.

[2] E. Cuevas, D. Zaldivar, M. Perez, and M. Ramirez, “Polynomial trajectory algorithm for a biped robot,” May 2014, URL: http://arxiv.org/abs/1405.5937 .

[3] B. Espiau and A. Keramane, “Limit cycles and their stability,” in International Conference on Robotics and Automation, 1996, DOI: 10.1109/ROBOT.1996.503785.

[4] B. Vanderborght, Dynamic stabilisation of the biped lucy powered by actuators witDh controllable stiffness, vol. 63, no. STAR. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2010, ISBN: 9783642134166.

[5] S. J. Van Dalen, “A Linear Inverted Pendulum Walk Implemented on TUlip,” Univ. Eindhoven, p. 84, 2012, URL: https://research.tue.nl/en/studentTheses/a-linear-inverted-pendulum-walk-implemented-on-tulip .

[6] H. F. N. Al-Shuka, B. J. Corves, B. Vanderborght, and W.-H. Zhu, “Zero-Moment Point-Based Biped Robot with Different Walking Patterns,” Int. J. Intell. Syst. Appl., vol. 7, no. 1, pp. 31–41, Dec. 2014, DOI: 10.5815/ijisa.2015.01.03.

[7] S. Kajita, F. Kanehiro, K. Kaneko, K. Yokoi, and H. Hirukawa, “The 3D linear inverted pendulum mode: a simple modeling for a biped walking pattern generation,” in Proceedings 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Expanding the Societal Role of Robotics in the the Next Millennium (Cat. No.01CH37180), 2002, vol. 1, no. 4, pp. 239–246, DOI: 10.1109/iros.2001.973365.

[8] J. J. Alcaraz Jiménez, D. Herrero Pérez, and H. Martínez Barberá, “Motion planning for omnidirectional dynamic gait in humanoid soccer robots,” J. Phys. Agents, vol. 5, no. 1, pp. 25–34, 2011, DOI: 10.14198/JoPha.2011.5.1.04.

[9] M. M. Pedersen and A. A. Nielsen, “Design of Biped Robot AAU-BOT1,” 2007.

[10] Byung Rok So, Je Youn Choi, Byung-Ju Yi, and Wheekuk Kim, “A new ZMP constraint equation with application to motion planning of humanoid using kinematic redundancy,” in 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2005, pp. 4021–4027, DOI: 10.1109/IROS.2005.1545238.