Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Fattah,Mohammad jafar Sadigh
عباس فتاح (استاد مشاور) محمدجعفر صدیق دامغانی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayyed mostafa Mohajerzadeh
سیدمصطفی مهاجرزاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Researches related to legged robot has had impressive advances in the last several decades, from animal-like to walking humanoid robots. Development of biped robots that mimic the behavior of man-kind is indeed a formidable task. It's necessary for the robots to adopt its motion with different ground condition and maintain its stability with suitable motion of legs and trunk. In this thesis, dynamic modeling, dynamic stability and trajectory planning of a seven-link planar biped robot, walking on different circumstances, are studied. The biped robot consists of seven links, which represents trunk, thigh, shin and metatarsal. The links are attached together by six revolute joint.There is an actuator in each joint and all of the joints are only in the sagittal plane and friction less. Dynamic stability of biped robot walking is dependent on good path planning. Most researches of path planning generate hip and ankle joints trajectories because by knowing this trajectories walking path planning would be completed. Generation of smooth trajectories for ankle and hip joints in Cartesian space using polynomials with suitable order are designed such that the first and the second time derivatives are continuous all the time and impact effect of feet with ground is eliminated. In this thesis, a method of path generation for biped robot at different walking conditions and circumstances is proposed. A walking cycle with ability of changing the step length has been considered for path planning of Robot motion on sagittal plane on smooth horizontal surface. Each walking steps include two phases, single support phase and double support phase.By using this method, Robot is able to walk with step changes and different time steps. Having the kinematic constraints, trajectories of hip and ankle joints, are designed with two unknown coefficients hip which are to be determined to ensure dynamic stability. By gathering these coefficients in different walking conditions and for different robots, a training fuzzy system based on man experience is used to find these coefficients in new circumstances. Identification of fuzzy system parameters is based on gradient descent method and it is done for Takagi-Sugeno fuzzy system parameter adaption by using training data set. Zero moment point (ZMP) which was first introduced by Vukobratovic is used as the stability criterion.Also we use virtual ZMP on stair that is introduced based on virtual slope method. Proposed method also is applied for walking on slope and stairs. Finally, walking on smooth, up/down slope and stair is simulated. Simulation results show that the robot is able to walk stable in different circumstances. Keywords: Biped robot, zero moment point, fuzzy path generator, fuzzy system identification
ربات‌های پادار شامل نمونه حیوانی تا راه رونده‌های دوپا پیشرفت چشمگیری در چندین دهه گذشته داشته‌اند. توسعه ربات دوپا که بتواند رفتار همتای بیولوژیکی‌اش(انسان) را تقلید کند امری دشوار است. برای این منظور بایستی ربات قادر باشد حرکتش را براساس شرایط مختلف سطح وفق داده و با حرکت مناسب پا و بالاتنه پایداری خود را تضمین نماید. در این تحقیق مسیر گام برداشتن برای یک ربات راه‌رونده دوپا 7 عضوی صفحه‌ای بر روی سطوح مختلف طرح ریزی شده است. تعادل دینامیکی قدم زدن ربات دوپا بستگی به طراحی مسیر مناسب دارد. اکثر روش های ارائه شده طراحی مسیر به دنبال تعیین مسیرهای مناسب برای مفاصل مچ و ران هستند زیرا با دانستن مسیر حرکت این دو مفصل بحث طراحی مسیر ربات دو پا تکمیل می‌گردد. مسیرهای حرکت مفاصل مچ و ران پاها در فضای کارتزین با استفاده از چند جمله‌ای هایی با درجه مناسب به گونه‌ای طراحی شده که اثر ضربه پاها با زمین حذف گردد و مسیرهای مفاصل ربات و در نتیجه نقطه ممان صفر هموار و پیوسته باشد. روش‌های مختلفی از جمله روش‌های تحلیلی و بهینه سازی برای این منظور استفاده گردیده است. همچنین می‌توان از اطلاعات و تجربیات راه رفتن انسان نیز برای طراحی مسیر استفاده نمود. هدف این تحقیق ارائه روشی به منظور تولید مسیر برای ربات مورد نظر در محیط و شرایط حرکتی متفاوت می‌باشد. به منظور طراحی مسیر برای حرکت ربات در صفحه طولی بر روی سطح صاف افقی یک سیکل کامل حرکتی با قابلیت تغییر طول گام شامل دو حالت تک‌تکیه‌گاهی و دوتکیه‌گاهی در نظر گرفته شده است. از توانایی‌های مسیر طراحی شده می‌توان به حرکت ربات از موانع با ارتفاع دلخواه، تغییر طول گام و حرکت با گام زمانی متفاوت اشاره نمود. با در نظر گرفتن قیود سینماتیکی، مسیرهای حرکت مفصل مچ پا و ران به نحوی مطلوب طراحی شده‌اند. قیود سینماتیکی شامل پیوستگی سرعت و شتاب می‌باشد و این باعث پیوستگی در مسیر مفاصل و همچنین نقطه گشتاور صفر می‌شود. با در نظر گرفتن دو ضریب مجهول در مسیر مفصل ران و با انتخاب مناسب آنها قید پایداری دینامیک ربات ارضا شده است. با جمع‌آوری مقادیر عددی این ضرایب در حالت‌های مختلف حرکتی و در ربات‌های متفاوت مجموعه از داده‌ها بر اساس روش جستجوی دستی و با استفاده از تجربیات انسانی به منظور آموزش سیستم فازی تولید کننده ضرایب فراهم آمده است. شناسایی پارامترهای سیستم فازی بر پایه روش گرادیان نزولی برای تطبیق پارامترهای سیستم فازی تاکاگی-سوگنو با استفاده از پایگاه عددی بدست آمده انجام شده است. با استفاده از این روش ضرایب مسیر مفصل ران با توجه به شرایط حرکتی مورد نظر تولید می شود. طراحی مناسب مسیر ساز، علاوه بر ارضاء قیود سینماتیکی و تکرار پذیر بودن حرکت، پایداری دینامیکی ربات را تضمین و از واژگون شدن ربات جلوگیری می نماید. معیار پایداری دینامیکی استفاده شده نقطه ممان صفر می باشد که در هر دو حالت تک تکیه‌گاهی و دو تکیه‌گاهی معتبر می‌باشد. البته برای سطح پله از روش شیب مجازی برای استفاده از رابطه نقطه گشتاور صفر استفاده شده است. روش پیشنهاد شده برای حرکت بر روی سطح شیبدار و پله نیز انجام شده است. در نهایت شبیه سازی بر روی سطوح مختلف مانند سطح افقی، سطوح شیبدار با شیب رو به بالا و پایین و پله صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند ربات قادر است بر روی سطوح مورد نظر به صورت پایدار حرکت کند. کلمات کلیدی: ربات دوپای صفحه‌ای، نقطه گشتاور صفر، مسیر ساز فازی، شناسایی سیستم فازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی