Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Keshmiri,Abbas Fattah
مهدی کشمیری (استاد مشاور) عباس فتاح (استاد راهنما)
 
STUDENT
REZA DEHGHANI
رضا دهقانی پشت رودی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1382

TITLE

Stable Gait Planning and Motion Control of a Biped Robot Without Feet
In biped robots, the number of actuators is less than the number of degrees of freedom. Hence, these robots are inherently underactuation and unstable systems. In this research work, stability analysis of walking gaits and robustness analysis are developed for a five-link and four-actuator biped robot. In order to have a cyclic motion with faster convergence, we propose a stable gait planning for a biped without feet. Stability conditions are derived by studying unactuated dynamics and using the Poincaré map associated with periodic walking gaits. A stable gait is designed by an optimization process satisfying physical constraints and stability conditions. Also, considering underactuation problem, a time-invariant control law is designed to track the stable motion of biped. Validation of proposed approach is achieved by numerical simulations. Moreover, the effect of torso on the energy efficiency of biped and the stability of motion on the uneven surface are investigated.
در ربات‌های دوپا کم بودن تعداد عملگرها از تعداد درجات آزادی در طول حرکت باعث ناپایداری ذاتی این ربات‌ها می‌شود. در این تحقیق به مسائلی که کم عملگری در ربات‌های دوپا ایجاد می‌کند پرداخته می‌شود. برای این منظور مدل ربات دوپای فاقد مچ پا که مدل مناسبی برای بررسی کم عملگری در ربات‌های دوپا است انتخاب شده است و طراحی گام پایدار و کنترل حرکت این ربات دوپا در صفحه سهموی بررسی می‌گردد. در این ربات دوپا تماس پای تکیه‌گاه با زمین در صفحه‌ حرکت بصورت نقطه‌ای است از این رو معیارهای پایداری قبلی نظیر نقطه ممان صفر که بر پایه‌ی وجود چند ضلعی تکیه‌گاه استوار هستند قابل استفاده نمی‌باشند و در طراحی گام معیارهای دیگری بایستی جهت تضمین پایداری حرکت در نظر گرفته شوند. در این تحقیق طراحی گام متناوب و پایدار به وسیله تحلیل نقاط ثابت نگاشت پوانکاره ارائه می‌شود و مسئله دنبال کردن گام پایدار، به منظور همگرایی سریع‌تر به حرکت متناوب، برای ربات دوپای فاقد مچ پا بررسی می‌گردد. ابتدا با تحلیل پایداری حرکت یک ربات دوپای فاقد مچ پا در طول فاز تک تکیه‌گاهی و ضربه، معیاری جهت نشان دادن پایداری حرکت استخراج می‌گردد. سپس گام پایدار و متناوب برای این ربات دوپا طراحی می‌شود در این قسمت بهینه سازی مصرف انرژی در طول حرکت نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. با در دست داشتن گام پایدار به عنوان مسیر مرجع، به منظور دنبال کردن مسیر مرجع در طول گام‌های متوالی، کنترل حرکت ربات با توجه به کم عملگری ربات ارائه می‌شود. سپس با استفاده از نگاشت پوانکاره پایداری حرکت ربات دوپا در حین عبور از سطوح غیر هموار و نَرم بررسی می‌شود. در مرحله‌ی بعد یک مشاهده‌گر غیر خطی جهت تخمین متغیرهای زاویه‌ای عضو غیر فعال(ساق پا) طراحی می‌گردد. این متغیر‌های باید در زمان کمتر از پریود گام تخمین زده شوند از این رو مشاهده‌گر با در نظر گرفتن همگرایی در زمان محدود طراحی می‌شود. در مرحله‌ی بعد این تحقیق، طراحی گام پایدار و متناوب برای ربات دوپای فاقد مچ پا مادامی که حرکت ربات شامل فازهای تک تکیه‌گاهی و دو تکیه‌گاهی می‌باشد ارائه می‌شود. در این حالت ربات دوپا در فاز تک تکیه‌گاهی و دو تکیه‌گاهی به ترتیب با کمبود عملگر و افزونگی عملگر مواجه است از این رو پایدار سازی ربات در فاز دو تکیه‌گاهی انجام می‌شود. با اعمال کردن کنترل مینیمم زمان در فاز دو تکیه‌گاهی، مسئله‌ی همگرایی به گام پریودیک در اولین قدم نشان داده می‌شود. علاوه بر آن مسئله‌ی شروع به حرکت این ربات از حالت سکون مورد بررسی قرار می‌گیرد و پایداری حرکت ربات نشان داده می‌شود. کلمات کلیدی: ربات دوپا، کم عملگری، تحلیل پایداری، نگاشت پوانکاره، کنترل مقاوم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی