عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر کمر نرم بر روی پایداری و مصرف انرژی یک ربات چهارپا
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2298;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59379
- تاریخ دفاع
- ۲۸ آبان ۱۳۹۱
- دانشجو
- مهدی خرمشاهی
- استاد راهنما
- مجید نیلی احمدآبادی, محمدجواد یزدان پناه
- چکیده
- هدف اصلی در این تحقیق طراحی یک ربات چهارپا با کمر نرم می باشد. در این تحقیق بر این باور هستیم که فنریت و یا همان نرمی در کمر یک ربات چهارپا می تواند منجر به افزایش سرعت بیشینه ربات و همچنین کاهش مصرف انرژی و یا به عبارت دیگر منجر به کاهش هزینه جابجایی ربات شود. برای تحقق این امر نیاز به درک دقیق از سیستم‌های رباتیکی جابجا شونده می باشد، به خصوص آنها که برای جابجایی از پا استفاده می‌کنند. در این تحقیق سعی شده است ابتدا با ارائه یکه مدل ساده به این درک دست یابیم و سپس آموخته‌های خود را بر روی سیستم های پیچیده‌تر بیازماییم. شاخص‌ترین دست‌آورد در این تحقیق در معرفی فنر غیرخطی و مزایا آن نسبت به نمونه خطی آن است؛ مزایایی همچون بهبود همزمان سرعت و هزینه جابجایی. سعی شده‌است رفتار فنرهای غیرخطی به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گیرد و رفتارهای طبیعی آنها شناسایی شود. در این تحقیق ابزارهایی همچون نوسانگر تطبیقی ارائه شده است. این ابزارها تلاش می کنند تا از رفتارهای طبیعی سیستم بهره‌برداری کنند، این بهره‌برداری در نهایت منجر به کاهش مصرف انرژی می‌شود. این ابزار برای بهره‌جویی از رفتارهای طبیعی یک فنر غیرخطی می‌تواند مفید باشد. همچنین روش‌هایی کلی برای طراحی فنر غیرخطی که منجر کاهش مصرف انرژی می شوند نیز ارائه شده است. در این تحقیق سعی شده است تاثیرات استفاده از کمر فعال و همچنین فنریت در کمر در فضای شبیه سازی بررسی شود. این بررسی‌ها نشان می‌دهند که استفاده از کمر فعال می تواند منجر به جابجایی‌های سریع‌تر، و استفاده از فنریت می‌تواند تا حدودی باعث کاهش مصرف انرژی شود. تلاش بر این است تا آموخته‌های حاصل از این تحقیق در ساخت یک ربات استفاده شود. ربات بابکت که یک ربات چهارپا با کمر نرم می باشد در طول این تحقیق ساخته شد. نتایج تحقیقات بر روی این ربات نشان می‌دهد که فعال کردن کمر منجر به افزایش سرعت بیشینه ربات و همچنین افزایش حاشیه پایداری این ربات می شود.
- Abstract
- The ultimate goal in this study is to implement a quadruped robot with flexible spine. We believe using compliance in spinal joint of quadruped robot can lead to fast and energy efficient gaits; in another word, better cost of transportation. In order to reach this goal, understanding of locomotive robotic systems, especially legged locomotion systems, is necessary. We start our work with presenting a simplistic model for locomotion of quadruped robot with flexible. Numerical simulations of this model show superiority of nonlinear over linear compliance in terms of locomotion speed and cost of transportation. Several implementation of such nonlinearity in compliance is presented in this work. Natural dynamics of nonlinear compliance can be extracted using analytical approaches. Natural dynamics of nonlinear compliance are interesting and useful in robotics applications. We also present tools, such Adaptive Oscillators, to exploit these dynamics to reach better energy consumption. A task-based data-driven method to design parallel nonlinear compliance is also presented in this work. We also study the effect of active spine for quadruped in simulation. These simulations show that active spine can lead to faster locomotion while keeping energy consumption roughly the same. Based the knowledge achieved through this work, we implemented Bobcat, a quadruped robot with active spine. Experiments show that spine activation in Bobcat can improve locomotion speed and stability margins.
