تحليل ديناميكي و طراحي يك الگوريتم كنترلي ديناميك مبنا براي راه رفتن ربات 4 پا

Dynamic Analysis and Designing a Dynamic Based Control Algorithm for Legged Quadruped Robot Locomotion

در اين مقاله، طراحي يك الگوريتم كنترلري ديناميك مبنا براي توليد فرآيند گام برداري پايدار در يك ربات 4پاي 6لينكي ارائه شده است. تاكنون مطالعات زيادي در زمينه كنترل و حركت ربات هاي 4پا انجام گرفته است ولي اكثر كارهاي انجام شده بر مبناي مدل سازي دقيق ربات و محيط آن صورت گرفته است. چنين روش هايي به علت تطبيقي نبودنشان توانايي خود را با تغيير محيط از دست مي دهند. اين در حالي است كه ويژگي اصلي حركت مهره داران، تطبيقي بودن حركات آنها است. لذا استخراج يك الگوريتم كنترلي كه صرفا بر مبناي ديناميك ربات باشد حائز اهميت است. الگوريتم هاي كنترلي كه بتوانند تضمين پايداري كنند به 2 نوع كلي ديناميك مبنا و تراژكتوري مبنا تقسيم مي شوند. در اين بين الگوريتم هاي تراژكتوري مبنا نياز به داشتن اطلاعات دقيقي از گيت دارند كه لزوما در دسترس نيست. اما الگوريتم هاي ديناميك مبنا از يك سري قيود حركتي براي رسيدن به يك كنترلر پايدارساز استفاده مي كنند كه اين قيود خود گيت حركتي مناسب را ايجاد مي نمايند. در اين پژوهش با استفاده از الگوريتم كنترلي ديناميك مبنا، يك كنترلر براي پايدارسازي و توليد گيت ترات و پيس در يك مسير مستقيم و مسطح براي حركت يك ربات 4پا ارائه شده است. با توجه به اينكه ربات 4پاي مورد نظر داراي 4 درجه آزادي است لذا از 3 قيد هندسي براي تامين حركت ريتميك استفاده شده است. در اين مقاله پايداري فرآيند گام برداري ربات 4پا، با استفاده از نگاشت بازگشتي پوانكاره اثبات شده است.

In this study, a dynamic based control algorithm for six-link quadruped locomotion is proposed. Up to now, a lot of researches have been conducted in the field of quadruped locomotion but most of the researches are based on the detailed modeling of a robot and its surrounding. Such methods are not able to generate a stable locomotion when the surrounding changes. However, the main characteristic of vertebral motion is the adaptability of their motions. So this is important to propose a control algorithm based on the robot dynamics. 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 about gait which is not necessarily available. But the dynamic based algorithms use some geometric constraints to reach a stabilizer 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, three geometric constraints are needed to provide rhythmic locomotion. In this study, the stability of quadruped locomotion has been proved using the Poincaré return map.