Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed Behbahani,Mostafa Ghayour
سعید بهبهانی (استاد مشاور) مصطفی غیور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadreza Shahmiri barzoki
محمدرضا شاهمیری برزکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Dynamic Analysis and Control of a Planar One-legged Hopping Robot
Hopping robots are kind of legged robot that have better mobility in a natural environment in comparison with wheeled robots. Their motion style is in two phases of stance and flight which are repeated alternatively. They can move with great speed and maneuverability even on rough terrain. A great capability in evading obstacles indicates that the hopping robots may be suitable for reconnaissance tasks. The dynamic balance and special motion style of the hopping robots can provide a fundamental research bed for walking robots or running robots. The simple mechanical construction of a one-legged robot also provides a perfect test bed for studying control of mechanical systems. The hopping robots holds many researchers interests in recent years because working on these robots is almost simple and that result could be used for designing complicated robots with more than one leg like humanoid and biologically-iired robots. In this research, dynamic analysis and control of a one-legged hopping robot is survived. In this regard, a model of a planar one-legged hopping robot with two actuators is considered and then the suitable dynamical model using Lagrange method is obtained and finally the mentioned model is simulated in matlab software. To create a stable motion and correctly traort from flight phase to stance phase and vice versa, robot motion in both phases is survived and suitable planning to achieve to a desired condition is done. Then according to recent planning, the robot’s behavior in each phases is controlled. First of all using common control methods like PD and computed torque, the motion of the robot is controlled. Using correct planning of these controllers, the robot is able to achieve the goals in a stable motion. Continually the mentioned controller performance in a way that the measured parameters by sensors with noise, was used and was observed that this controller was not able to counter with noise and the robot couldn’t follow the desired trajectories, therefore FMRLC control method as a kind of adaptive fuzzy controller was introduced and applied on the robot. This method has a learning mechanism which makes it able to modify the fuzzy controller rules during the time, therefore using FMRLC method and several repeating of desired trajectory, the controller was learned and robot motion in desired trajectory was improved during time. Keywords: Hopping robot, One-legged robot, Flight phase, Stance phase, Lagrange method, Fuzzy control, FMRLC
ر بات های جهنده از خانواد? ربات های دارای پا هستند که دارای حرکت پذیری بهتری نسبت به ربات های چرخ‌دار، در محیط های طبیعی هستند. نوع حرکت آن‌ها به‌صورت دو فاز ایستا و فاز پرواز است که به‌صورت متناوب تکرار می شوند. این ربات ها می توانند به‌سرعت جابجا شوند و علاوه بر این از قدرت مانور بالایی حتی در محیط های ناهموار برخوردارند. یک توانایی بزرگ این ربات ها قابلیت عبور از موانع است و این مطلب می تواند نشان دهد که ربات های جهنده برای مأموریت های شناسایی مفید هستند. تعادل دینامیکی و نوع خاص حرکت ربات های جهنده می تواند یک زمینه تحقیقاتی بنیادی برای ربات های متحرک مهیا کند. همچنین ساختار مکانیکی ساده ربات یک‌پا، بستر مطالعاتی خوبی برای کنترل سیستم های مکانیکی را مهیا می کند. ربات های جهنده در سال های اخیر توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است، زیرا بررسی این ربات ها نسبتاً ساده‌تر بوده و می توان نتایج آن را مبنای طراحی ربات های چندپا، نظیر ربات های انسان نما یا حیوان نما قرارداد. در این پژوهش، تحلیل دینامیکی و کنترل یک ربات جهنده یک‌پا موردبررسی قرار می گیرد. در این راستا مدل یک ربات جهنده ی یک‌پای صفحه‌ای با دو عملگر در نظر گرفته می شود، سپس مدل دینامیکی مناسب برای مسئله با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده و در ادامه مدل مذکور در نرم‌افزار متلب شبیه‌سازی‌ می شود. برای ایجاد حرکت پایدار ربات و انتقال صحیح از فاز پرواز به فاز ایستا و بالعکس، نحوه حرکت ربات در هر فاز بررسی شده و طرح ریزی مناسب جهت رسیدن به شرایط مطلوب انجام می شود. سپس با توجه به طرح ریزی های صورت گرفته برای حرکت، رفتار ربات در هر فاز کنترل می شود. درابتدا با استفاده از روش های کنترلی مرسوم نظیر PD و گشتاور محاسبه شده به کنترل حرکت ربات پرداخته می شود. با طراحی مناسب این کنترل کننده ها، ربات توانسته است در یک حرکت پایدار به اهداف موردنظر دست یابد. در ادامه عملکرد کنترل کننده مذکور در حالتی که پارامترهای اندازه گیری شده توسط حسگرها با نویز همراه شوند، مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده شد که این کنترل کننده توانایی مقابله با نویز را ندارد و ربات نتوانسته مسیرهای مطلوب را دنبال کند، لذا درادامه روش کنترلی FMRLC که یک نوع کنترل فازی تطبیقی است معرفی و بر روی ربات اعمال شده است. این روش دارای یک مکانیزم یادگیری است که قادر است قوانین کنترل فازی را در طول زمان اصلاح کند، لذا با استفاده از روش FMRLC و با چند بار تکرار مسیرهای مطلوب، کنترل کننده آموزش داده شده و حرکت ربات در مسیر مطلوب به‌مرور زمان بهبود یافته است. کلمات کلیدی: ربات جهنده، ربات تک پا، فاز پرواز، فاز ایستا، روش لاگرانژ، کنترل فازی، FMRLC

ارتقاء امنیت وب با وف بومی