تحلیل دینامیکی و طراحی یک الگوریتم کنترلی دینامیک مبنا برای راه‌رفتن ربات 4پا

در این مقاله، طراحی یک الگوریتم کنترلری دینامیک مبنا برای تولید فرآیند گام برداری پایدار در یک ربات 4پای 6لینکی ارائه شده است. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه کنترل و حرکت ربات های 4پا انجام گرفته است ولی اکثر کارهای انجام شده بر مبنای مدل سازی دقیق ربات و محیط آن صورت گرفته است. چنین روش هایی به علت تطبیقی نبودنشان توانایی خود را با تغییر محیط از دست می دهند. این در حالی است که ویژگی اصلی حرکت مهره داران، تطبیقی بودن حرکات آنها است. لذا استخراج یک الگوریتم کنترلی که صرفاً بر مبنای دینامیک ربات باشد حائز اهمیت است. الگوریتم های کنترلی که بتوانند تضمین پایداری کنند به 2 نوع کلی دینامیک مبنا و تراژکتوری مبنا تقسیم می شوند. در این بین الگوریتم های تراژکتوری مبنا نیاز به داشتن اطلاعات دقیقی از گیت دارند که لزوماً در دسترس نیست. اما الگوریتم های دینامیک مبنا از یک سری قیود حرکتی برای رسیدن به یک کنترلر پایدارساز استفاده می کنند که این قیود خود گیت حرکتی مناسب را ایجاد می نمایند. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم کنترلی دینامیک مبنا، یک کنترلر برای پایدارسازی و تولید گیت ترات و پیس در یک مسیر مستقیم و مسطح برای حرکت یک ربات 4پا ارائه شده است. با توجه به اینکه ربات 4پای مورد نظر دارای 4 درجه آزادی است لذا از 3 قید هندسی برای تامین حرکت ریتمیک استفاده شده است. در این مقاله پایداری فرآیند گام برداری ربات 4پا، با استفاده از نگاشت بازگشتی پوانکاره اثبات شده است.

Dynamic modeling and Designing a dynamic based control algorithm for legged quadruped robot locomotion

In this study, a dynamic based control algorithm for a sixlink quadruped locomotion is proposed. Up to now, a lot of robotic scientists have researched in quadruped locomotion but most of their researches are based on modeling of robot and its surrounding. Such methods are not able to generate a stable locomotion when the surrounding changes a little. So this is important to propose a dynamic based control algorithm. The algorithms that can guarantee the stability are classified to two categories of dynamic based and trajectory based methods. The trajectory based algorithms need detailed information of gait and surrounding which is not necessarily available. But the dynamic based algorithms use some geometric constraints to reach a stable controller. These geometric constraints generate the proper gaits. So in this study by employing the dynamic based control algorithm, we proposed a controller for generating the Trot and Pace gait on a straight and flat path for quadruped robot locomotion. Given that the quadruped robot has four degrees of freedom so three geometric constraints are needed to provide a rhythmic locomotion. In this study we showed that for step generating by quadruped robot, both the appropriate initial conditions for angular velocities and presence of a point mass on the neck of the robot are needed. Also in this study the stability of quadruped locomotion has been proved using Poincar eacute; return map.