Planning Trajectory of Anthropomorphic Walking Robot (Biped Robot)

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorAraffa, Khaldon
dc.date.accessioned2020-05-06T22:25:45Z
dc.date.available2020-05-06T22:25:45Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenHumanoid robots have been a topic of great interest for a long time. Among the various motions of a humanoid robot, the most basic and important motion is bipedal walking. Bipedal walking is probably the most appropriate way for robots to move around in a real environment. However Building trajectories for biped robot walking is a complex task considering all degrees of freedom (DOFs) commonly bound within the mechanical structure. To study the stable motion of any bipedal robot we should study the Kinematics, Dynamics, design a control system and of most important the trajectories. This work deals with planning trajectory of humanoid robots (AK Biped robot), especially for planning trajectory of center of mass (CoM), zero moment point (ZMP)a and planning trajectory of swing foot. diffident method used in planning trajectory like 3D linear inverted pendulum (LIMP), polynomial interpolation. The object of study is the process of automatic control walking of an anthropomorphic walking robot (AK biped robot), for that this paper proposes an approach of joint trajectory generation for the biped robot using the three Three-dimensional linear inverted pendulum for planning trajectory of CoM which keep the ZMP to be inside the support polygon which and guarantee stable dynamic walking of AK biped robot, then trajectory of swing foot derived using the polynomial interpolation function for smooth motion. The aim of this paper is to present a full 3D walking strategy using dynamic model of 3D inverted pendulum for generation references joint trajectories with simulation also design a control system that granites a stable walking of Biped Robot. This is done by first reviewing the literature about different walking strategies. During this literature review the 3D-Linear Inverted Pendulum Model appeared to be the most interesting strategy for further research. The idea of the strategy is simple. It models the human as a linear inverted pendulum with massless rods, which represent the legs, and a point mass at the end of the rods representing the total mass of the body. During walking, there is always at least one foot on the ground which can be seen as stance leg. This stance leg is then modeled as an inverted pendulum. The general closed form solution of the dynamics of the linear inverted pendulum are used to design a trajectory for the center of mass (CoM ) for stance leg. In the trajectory generator, the general solution of the 3D-LIPM is used to prescribe a trajectory. for the CoM of the biped robot AK. The trajectory of the swing leg is designed by a cosine velocity profile interpolation function. The joint trajectories are used as the input for a dynamic model of biped robot in SimMechanics. The proposed control system in simulation are carried out to tune the trajectory such that the dynamic model is able to walk balanced and the robustness of the gait was verified by adding of disturbances. For example, the position of the CoM was increased or decreased and the steps were simulated with different ground levels. These simulations showed that the trajectory is relatively robust.uk
dc.description.abstractruОбъектом исследования является процесс автоматического управления ходьбой антропоморфного шагающего робота (AK Biped robot). В работе предлагается подход генерации траектории для двуногого робота с использованием трехмерного линейного перевернутого маятника для планирования траектории движения точки центр масс (CoM), которая удерживает точки нулевого момента ( ZMP ) внутри поддерживающего многоугольника, что гарантирует стабильную динамическую ходьбу двуногого робота AK. Так же предложена генерация траектории ноги в перемещении, полученная с использованием функции полиномиальной интерполяции для плавного движения. Цель этой статьи - представить полную стратегию трехмерного ходьбы, используя динамическую модель трехмерного перевернутого маятника чтобы гарантировать стабильное динамическое движение для AK Biped robot. Для достижения цели в работе представлен метод, который генерирует траекторию робота, которая используется в качестве входа для системы управления, что позволяет роботу следовать этой заранее определенной траектории.uk
dc.description.abstractukГуманоїдні роботи довгий час були предметом великого інтересу. Серед різних рухів гуманоїдного робота найважчим і найважливішим рухом є двонога ходьба. Двонога ходьба - це, мабуть, найбільш підходящий спосіб для роботів рухатися в реальному середовищі. Однак побудова траєкторій для ходу двоногих роботів є складним завданням з урахуванням усіх ступенів свободи (DOF), які зазвичай пов'язані в механічній структурі. Для вивчення стабільного руху будь-якого двоногого робота слід вивчити кінематику, динаміку, розробити систему управління та найбільш важливі траєкторії. Дана робота присвячена плануванню траєкторії гуманоїдних роботів (робот AK Biped), особливо для планування траєкторії центру мас (CoM), точки нульового моменту (ZMP) і планування траєкторії гойдалки. Диффидентний метод, що використовується при плануванні траєкторії, як 3D лінійний інвертований маятник (LIMP), поліноміальна інтерполяція. Об'єктом дослідження є процес автоматичного керування ходьбою антропоморфного ходового робота (робота АК двоногих), для чого в даній роботі запропоновано підхід генерації спільної траєкторії для двоногих роботів з використанням трьох тривимірних лінійно обернених маятників для планування траєкторії Комітету, який утримує ЗМП всередині опорного багатокутника, який гарантує стабільну динамічну ходьбу робота АК двоногого, тоді траєкторія гойдалки виведена з використанням функції поліноміальної інтерполяції для плавного руху. Метою даної роботи є представлення повної 3D-стратегії ходьби з використанням динамічної моделі 3D-перевернутого маятника для генерації посилань траєкторій спільних з моделюванням, також проектування системи управління, яка гранітує стабільну ходьбу Biped Robot. Це робиться шляхом першого перегляду літератури про різні стратегії ходьби. У цьому огляді літератури модель 3D-лінійного перевернутого маятника виявилася найбільш цікавою стратегією подальших досліджень. Крім того, у наукових дослідженнях вона також використовується як проста модель людської ходьби. 3D-LIPM генерує траєкторію для загальної КМ, з якої можна обчислити кути з'єднання Ідея стратегії проста. Він моделює людину як лінійний інвертований маятник з безмасовими стрижнями, які представляють ноги, і точкову масу на кінці стрижнів, що представляє загальну масу тіла. Під час ходьби завжди існує принаймні одна нога на землі, яку можна розглядати як опорну ногу. Потім цю ногу моделюють як інвертований маятник. Загальне рішення замкнутої форми динаміки лінійного інвертованого маятника використовується для конструювання траєкторії центру мас (КМ) для ноги штанги. У генераторі траєкторії використовується загальне рішення 3D-LIPM для призначення траєкторії, для КМ двоногого робота АК. Траєкторія поворотної ніжки розроблена за допомогою функції інтерполяції профілю косинусної швидкості. Траєкторії суглобів використовуються як вхідні дані для динамічної моделі двоногих роботів в SimMechanics. Запропонована система управління в моделюванні виконується для налаштування траєкторії так, щоб динамічна модель могла ходити врівноважено, а надійність ходи перевірялася додаванням збурень. Наприклад, положення КМ збільшувалося або зменшувалося, і етапи моделювалися з різними рівнями землі. Ці моделювання показали, що траєкторія відносно міцна.uk
dc.format.pagerangePp. 51–55uk
dc.identifier.citationAraffa, Kh. Planning Trajectory of Anthropomorphic Walking Robot (Biped Robot) / Kh. Araffa // Мікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал. – 2019. – Т. 24, № 2(109). – С. 51–55. – Бібліогр.: 10 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2523-4455.2019.24.2.168522
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33288
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/uk
dc.sourceМікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал, 2019, Т. 24, № 2(109)uk
dc.subjectBiped robotuk
dc.subjectPlanning trajectoryuk
dc.subjectlinear inverted pendulumuk
dc.subjectZero moment pointuk
dc.subjectпланування траєкторіїuk
dc.subjectточка нульового моментуuk
dc.subjectлінійний перевернутий маятникuk
dc.subjectпланирование траекторииuk
dc.subjectточка нулевого моментаuk
dc.subjectлинейный перевернутый маятникuk
dc.subject.udc621.865.8uk
dc.titlePlanning Trajectory of Anthropomorphic Walking Robot (Biped Robot)uk
dc.title.alternativeПланування траєкторії антропоморфного крокуючого робота (Biped Robot)uk
dc.title.alternativeПланирование траектории антропоморфного шагающего робота (Biped Robot)uk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
MEA2019_24-2_p51-55.pdf
Розмір:
525.74 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Мікросистеми, Електроніка та Акустика: науково-технічний журнал, Т. 24, № 2(109)