Планирование и стабилизация движений двуногих роботов.
advertisement
Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики Планирование и стабилизация движений двуногих роботов Базылев Д.Н., Зименко К.А., Маргун А.А. Санкт-Петербург, 2014 г. Модель робота 2/18 Математическая модель По оси Y По оси Z 3/18 Планирование траекторий 4/18 1) Поддержание координат центра масс робота над центром линии опоры 2) Вертикальное положение торса робота О3М 3) Поддержание положения «стоя» Планирование траекторий Система из трех уравнений Преобразованное уравнение 5/18 Определение угла наклона робота 6/18 Двухосный гироскоп Robotis и трехосный акселерометр PololuMMA7341L Расчет угла наклона: Гироскоп – Акселерометр – Компелментарный фильтр – Технические характеристики Двухосный гироскоп Robotis Параметр Значение Масса 2.8 г. Размеры 23мм * 23мм* 10мм Рабочая температура -40℃ ~ 85℃ Диапазон измерения угловой скорости -300˚/с ~ 300˚/с Пропускная способность 140 Гц Чувствительность 3.33мВ/град в сек Напряжение питания 4.5 ~ 5.5 В Трехосный акселерометр PololuMMA7341L Параметр Значение Масса 0.7 г. Размеры 1.2см * 2.3см* 0.23см Рабочая температура -40℃ ~ 85℃ Диапазон измерения ±3g или ±11g Пропускная способность 400 Гц Чувствительность 440 мВ/g или 118 мВ/g Напряжение питания 2.2 ~ 16 В 7/18 Эксперимент. Определения угла наклона 8/18 Эксперимент. Траектории Переходные процессы для двигателя в стопе робота График ошибки для двигателя в стопе робота 9/18 Двуногий робот Bioloid. Видео 10/18 Двуногий робот Bioloid. Видео 11/18 Ходьба двуногих роботов Пассивные шагающие механизмы: A – робот “Walkie” B – робот MIT, D,C – роботы Сornell Роботы, шагающие по горизонтальному уровню: A – робот Cornell, B – робот Delft, С – робот MIT 12/18 Ходьба двуногих роботов Динамика 13/18 Гибридная система - динамическая система, поведение которой описывается взаимодействием непрерывной и дискретной динамики. Полная модель системы: где S – поверхность переключения Форма представления гибридной механической системы: x+ – новые н.у. вектора состояния Ходьба двуногих роботов Простая модель 14/18 Допущения: 1) Каждая нога имеет телескопически выдвигаемое колено с невесомой голенью; 2) Походка делится на маховую стадию (одна нога касается поверхности) и стадию моментальной смены опорной ноги; 3) Робот двигается по горизонтальной либо наклонной поверхности; Пассивный плоский циркульный робот 4) Столкновение маховой ноги с поверхностью считать абсолютно неэластичным и без проскальзывания. 8 Ходьба двуногих роботов Простая модель 15/18 Непрерывная фаза шага Дискретный переход Пассивный плоский циркульный робот 8 Ходьба двуногих роботов Фазовые траектории 16/18 Ходьба двуногих роботов 17/18 Орбитальная устойчивость и метод сечений Пуанкаре Устойчивый предельный цикл Область устойчиивости предельного цикла 18/18 Спасибо за внимание!
