مدلسازی دینامیکی، طراحی مسیر و کنترل یک ربات دوپای هفت عضوی
چکیده
امروزه ربات های دوپا توجه بسیاری از محققان در سراسر دنیا را به خود جلب کرده است و تحقیقات زیادی در این زمینه در حال انجام می باشد. ربات های دوپا دارای تحرک پذیری بهتری نسبت به ربات های چرخ دار به ویژه برای عبور از محیط های ناهموار، پله ها و موانع می باشد. برای آنکه ربات قادر باشد بر روی سطوح مختلف حرکت نماید، لازم است که ربات حرکتش را با شرایط مختلف سطح وفق داده و با حرکت مناسب پا و بالا تنه، پایداری خود را تضمین نماید.بسیاری از پارامترهای اساسی حرکت انسان را می توان توسط یک ربات دوپای هفت عضوی صفحه ای بیان نمود. در این تحقیق، مدلسازی دینامیکی، تحلیل پایداری دینامیکی، طراحی مسیر و کنترل یک ربات دوپای هفت عضوی با شش مفصل با قابلیت حرکت از روی موانع، گودال ها و پله مورد مطالعه قرار گرفته است.معیار نقطه ممان صفر (zmp) به عنوان معیار پایداری دینامیکی ربات انتخاب شده است. مسیرهای حرکت مفاصل ران و مچ پاها در فضای کارتزین با استفاده از چند جمله ای هایی با درجه مناسب به گونه ای طراحی گشته که اثر ضربه پاها با زمین حذف گردد و مسیرهای مفاصل ربات و در نتیجه مسیر نقطه ممان صفر هموار و پیوسته گردد. پارامترهای کلیدی مسیر مفصل ران در راستای حرکت ربات با استفاده از مرزهای ناحیه پایداری ربات به گونه ای بدست آمده که پایداری دینامیکی ربات در طول حرکت تضمین گردد. سپس بالاترین موقعیت مچ پای متحرک در صفحه طولی با استفاده از دو تابع هدف متفاوت بهینه شده است. یک روش جدید برای طراحی مسیر ربات با طول گام های متفاوت که برای طراحی مسیرهای برخط کاربرد دارد ارائه شده است. کارایی بودن روش های بیان شده با استفاده از شبیه سازی ها و اعمال نتایج بر روی یک ربات دوپای ساخته شده به اثبات رسیده است. سرانجام نقطه ممان صفر ربات با استفاده از بالا تنه به عنوان جرم جبران ساز برای داشتن حرکتی پایدار کنترل شده است.