مطالعه پارامتری روش‌های کنترل دینامیک مبنا برای بهبود راه‌رفتن ربات‌های دوپای زیرفعال، مطالعه موردی: دینامیک صفر ترکیبی و پسخوراند تناسبی-مشتقی

در حوزه کنترل حرکت ربات‌های دوپا، مطالعه پارامتری روش‌های کنترل دینامیک مبنا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این پژوهش به بررسی دقیق و پارامتری روش‌های کنترل دینامیک مبنا، به طور خاص روش دینامیک صفر ترکیبی و روش پسخوراند تناسبی-مشتقی، برای بهبود راه‌رفتن ربات‌های دوپای زیرفعال می‌پردازد. در اینجا از یک مدل ربات دوپای زیرفعال سه لینکی بدون زانو با سه درجه آزادی به عنوان مطالعه موردی استفاده شده و معادلات دینامیکی در دو فاز پیوسته و ضربه برای این مدل استخراج می‌گردد. با مقایسه و تحلیل پارامترهای کنترلی در دو روش مذکور، شبیه‌سازی ربات در نرم‌افزار متلب  اجرا شده و نتایج مقایسه و بحث شده‌اند. همچنین، تاثیر تغییرات پارامترهای کنترلی در روش پسخوراند تناسبی-مشتقی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که روش دینامیک صفر ترکیبی نسبت به روش پسخوراند تناسبی-مشتقی، حرکت متقارن‌تر و با سرعت یکنواخت‌تری ایجاد می‌کند و تلاش کنترلی آن نیز کمتر است. با افزایش پارامترهای کنترلی در روش پسخوراند تناسبی-مشتقی، نتایج آن به نتایج روش دینامیک صفر ترکیبی نزدیکتر می‌شود و تلاش کنترلی آن نیز کاهش می‌یابد. در این مطالعه، علاوه بر بررسی نتایج، پارامترهای کنترلی نیز به دقت مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند، که می‌تواند به بهبود عملکرد ربات‌های دوپا کمک کند.

parametric study of model-based dynamic control methods for enhancing locomotion in underactuated biped robots, case study: hybrid zero dynamics and proportional-derivative feedback

the parametric study of model-based dynamic control methods holds significant importance in biped robot motion control. this research delves into a detailed examination of the parameters of model-based dynamic control methods, specifically the hybrid zero dynamics (hzd) and proportional-derivative (pd) feedback control methods, to enhance the locomotion of underactuated biped robots. a three-link underactuated biped robot without a knee joint with three degrees of freedom is used as a case study, and the dynamic equations for this model are extracted in continuous and impact phases. robot simulations are executed in matlab software by comparing and analyzing the control parameters in the two mentioned methods, and the results are compared and discussed. furthermore, the effect of variations in control parameters in the proportional-derivative feedback control method is evaluated and compared. the results indicate that the hybrid zero dynamics method generates more symmetrical and uniformly paced movements than the proportional-derivative feedback control method, with lower control effort. increasing the control parameters in the proportional-derived feedback control method brings its results closer to those of the hybrid zero dynamics method, accompanied by a reduction in control effort. in addition to presenting results, this study meticulously examines and analyzes control parameters, which can enhance bipedal robot performance.