عنوان پایان‌نامه
کنترل در زمان حقیقی ربات دو پا برای اجتناب از موانع
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1640;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42884
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- سعید هاشم نیا
- استاد راهنما
- محمد محجوب
- چکیده
- از آنجا که ربات های انسان نما برای کار در محیط هایی که انسان در آنها کار می کند طراحی شده اند، وجود راهکارهایی جهت دستیابی به حداکثر قابلیت حرکت و اجتناب از موانع در این محیط ها و راه رفتن روی سطوح ناهموار برای ربات ضروری به نظر می رسد. موضوع مورد بررسی این پایان نامه اجتناب از موانعی است که در مسیر حرکت مستقیم سر ربات قرار داشته باشد. در کارهای گذشته ی انجام شده در این رابطه، خم شدن از زانو به عنوان راهکار اجتناب از مانع معرفی شده است؛ اما در این تحقیق سعی شده است از نحوه ی حرکت انسان در مواجهه با این گونه موانع الهام گرفته شود و بنابراین نحوه ی اجتناب از موانع برای ربات تا حد امکان شبیه به نحوه ی اجتناب از موانع در انسان باشد. برای رسیدن به این هدف، آزمایشاتی ترتیب داده شده که طی آنها از افراد خواسته می شود از زیر موانع با ارتفاع های مختلف عبور کنند. با استفاده از بررسی و پردازش تصاویر به دست آمده از این آزمایشات، الگویی برای چگونگی اجتناب انسان از مانع استخراج شده و به منظور استفاده در موارد مشابه تعمیم یافته است. به منظور درک بهتر نتایج به دست آمده از آزمایشات، عبور از زیر موانع در یک مدل دو بعدی ربات دو پا، که شامل هفت لینک تنه، دو ران، دو ساق و دو پنجه می باشد، شبیه سازی شده است. معادلات حرکت مدل دو بعدی یاد شده با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده و با استفاده از روش مرحله به مرحله حل شده است. در نهایت ربات شبیه سازی شده با استفاده از روش کنترل ردیابی و اعمال گشتاور در مفاصل، کنترل شده و به طور موفقیت آمیز از زیر مانع عبور کرده است.
- Abstract
- Biped robots have been one of the main topics in advanced robotic research. They have higher mobility than conventional wheeled robots, especially when moving on rough terrain, steep stairs, and in environments with obstacles. For a biped robot to be able to walk in various ground conditions, such as on level ground, over rough terrain, and in obstacle-filled environments, the robot must be capable of various types of obstacle avoidance. In the present thesis, passing under obstacles with biped robots is studied. We performed several experiments to analyze human motion while passing under obstacles. From experimental analysis of human obstacle avoidance while passing under obstacles, using motion capture data and image processing technique, kinematics of important joints of the body were acquired in 2D space. A pattern which is used by humans to pass under obstacles is proposed for the purpose of simulating this kind of motion. Linear regression is used to generalize the proposed pattern. A two-dimensional biped dynamic model which has seven links (including a HAT segment representing head, arms and trunk, and two similar 3-link leg segments each of which comprises thigh, shank and foot) is developed to investigate the mechanical characteristics of the normal and bent locomotion during the complete gait cycle. The foot-ground contact is simulated using a spring-damper contact model. By the use of Lagrange method, equations of motion of the model are derived. The acquired equations of motion are nonlinear and are solved numerically. Optimization of the normal and bent human walking states provide constant coefficients for the driving torque equations which are applied in the joints. Obtained results show the effectiveness of the regression to foresee the proposed pattern which leads to successfully human-like passing under motion simulation.
