کنترل راه‌رفتن پایدار مجانبی ربات دوپای سه بعدی به روش شکل‌دهی انرژی پتانسیل

کنترل ربات های دوپا براساس ایده حرکت های پریودیک پایدار مجانبی، امروزه مورد توجه بسیاری از محققان است. در این میان، روش شکل‌دهی انرژی پتانسیل که تاکنون روی مدل های صفحه‌ای ارایه و ارزیابی شده است، به خاطر ایجاد حرکات طبیعی‌ با انرژی کم نزدیک به حالت بهینه از اهمیت فراوانی برخوردار است. در تحقیق حاضر، روش مذکور برای حالت کلی سه بعدی به ویژه در حضور قیود غیرهولونومیک توسعه و بررسی شده است. در ابتدا، مدل دوپای مورد مطالعه یک مدل پرگاری سه‌بعدی با عرض غیرصفر و کف‌پای منحنی است که حرکت غیرفعال پایدار آن به صورت تیوری در تحقیقات قبلی ثابت شده است. در این روش حرکت پریودیک غیرفعال که صرفاً روی سرازیری با شیب خاص وجود دارد، به شیب های دلخواه دیگر از جمله سطح صاف تعمیم داده می‌شود. این مهم باتوجه به این که انرژی جنبشی و نگاشت برخورد نسبت به عمل تغییر شیب به ترتیب ناوردا و هم‌وردا هستند و با استفاده از شکل‌دهی انرژی پتانسیل مشابه راه‌رونده غیرفعال به دست می‌آید. به‌عبارت دیگر با ایجاد یک تقارن کنترل شده در لاگرانژین سیستم، یک بردار گرانش مجازی مشابه بردار گرانش راه‌رونده غیرفعال نسبت به سطح، به ربات اعمال می‌شود. در انتها، با توجه به چالش های پیاده‌سازی عملی مدل کف‌پا منحنی، یک ربات پرگاری سه‌بعدی با کف‌پای تخت و فنر در مفصل قوزک ‌پا به طور معادل پیشنهاد شده و روش کنترل مذکور دوباره به کار گرفته شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها، کارایی روش ارایه شده را برای هر دو مدل به خوبی نشان می‌دهند.