مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارائه یک مدل جدید بر پایه پاندول معکوس سه جرمه برای طراحی مسیر بلادرنگ ربات های دوپا

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد/دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران
2 رئیس / مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته دانشگاه تهران
3 دانشجوی دکتری/ دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
هدف از این مقاله، بهبود مدل پاندول معکوس، برای طراحی مسیر بلادرنگ ربات‌های دوپا است. در این راستا، یک مدل بر اساس پاندول معکوس سه‌جرمه پیشنهاد می‌شود و دقت تخمین این مدل با مدل پاندول معکوس سه جرمه و تک جرمه مقایسه می‌شود. مدل پیشنهادی، با اضافه کردن تقریبی از لنگر پای معلق به مدل پاندول معکوس سه‌جرمه، تخمین رفتار دینامیکی ربات را بهبود می‌بخشد. برای نشان دادن کارایی مدل پیشنهادی، مسیر مرکز جرم ربات با استفاده از سه مدل، بر اساس نقطه گشتاور صفر طراحی شده، بدست می-آید. سپس، با استفاده از سینماتیک معکوس، مسیرهای فضای کاری به فضای مفصلی نگاشت داده می‌شوند. در نهایت، با استفاده از مسیرهای به‌دست آمده در فضای مفصلی، موقعیت دقیق نقطه گشتاور صفر محاسبه شده و مقادیر بدست آمده از سه مدل‌ با هم مقایسه می‌شود. نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی حرکت ربات، نشان از بهبود تخمین دینامیک ربات با استفاده از مدل پیشنهادی نسبت به مدل‌های تک‌جرمه و سه‌جرمه، به خصوص در سرعت های بالا، دارد. مدل ارائه شده، براساس ویژگی‌های ربات سورنا 3 بوده که این ربات در مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته(CAST) دانشگاه تهران طراحی و ساخته شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Novel Model Based on the Three-Mass Inverted Pendulum for Real-Time Walking Pattern Generation of Biped Robots

نویسندگان English

Mostafa Eslami 1
Aghil Yousefi Koma 2
Majid Khadiv 3
چکیده English

In this paper, to improve the accuracy of the one-mass and three-mass inverted pendulum models, which have been used for generating real-time walking patterns for biped robots, we propose a novel model based on the three-mass inverted pendulum. The proposed model employs an approximation of moment of inertia of the swing leg to improve the accuracy of the three-mass inverted pendulum in estimating dynamic behavior of the robot. In order to show significance of the proposed model, trajectories for the Center of Mass (CoM) are obtained using the three models, based on a desired ZMP trajectory. The task space trajectories, then, are mapped into the joint space, using inverse kinematics. Having the joint space variables, the actual ZMPs for the three obtained walking patterns are computed and compared. This comparison well shows merit of the proposed model in estimating dynamic behavior of the robot, especially for walking with relatively high speeds. The kinematic and dynamic properties of the models in this paper are based on the humanoid robot SURENA III, which has been designed and fabricated in the Center of Advanced System and Technologies (CAST), university of Tehran.

کلیدواژه‌ها English

Humanoid robot
Real-Time Pattern Walking Generation
Three-Mass Inverted Pendulum Model