Mester Gyula. (7.1) ahol : H(q) a robotmechanizmus tehetetlenségi mátrixa, ) a centrifugális és Coriolis hatások vektora,

Átírás

1 7. HUMANOID ROBOTOK Mester Gula 7. Alapfoala A huanod roboto étlábú lépeető oásvsálata en össetett feladat. A utóbb éve e lefontosabb téáa a robota utatásona. A feeet étlábon áró robot odellével folalo. A huanod robot echanusa erev seenseből áll aele térbel va heneres csulóal vanna össeötve. A robotoás alatt a ntott neata lánco a örneettel történő érnteés att árt neata láncoá válna []. 7. Kétlábon áró robot odelle A étlábon áró roboto oása perodusan váltoó fásoból áll a robot hol a e lábára táasod hol ped ét lábra. eltételeü ho a oás dnaáát ülön vsálhatu a frontáls és oldalsó síoban. A oást véő robotechanus dnaa odelle átr alaban a öveteőéppen írható fel: T H q q h q q τ J q 7. ahol : Hq a robotechanus tehetetlensé átra a centrfuáls és Corols hatáso vetora hqq Jq a rendser Jacob féle átra q a csulóoordnátá vetora a ülső erő és noatéhatáso vetora τ a robotcsuló eható noatéa. A oást véő robotechanus dnaáa felírható a Larane féle ásodfaú eenlete alalaásával. A lépeető robot pálaterveése sepontából a leeserűbb elárás a fordított na elvéne a alalaása []. 7.. Ké tsabadsáfoú robotodell Kétlábon áró robot eserűbb odelleése sepontából célserű a öveteő ábrán látható sabadsáfoú robotodell vsálata [3]. eltételeü ho a robot a füőlees O síban oo. Látható ho a robotra csa e eható noaté hat τ a robot és töee a a és b hossúsáú erev seense véén heleedne el. Robot adato: a - a első seens hossa a első seens töee b - a ásod seens hossa a ásod seens töee. A ábrán látható ét sabadsáfou robot dnaáa felírható a Larane féle ásodfaú eenlete alalaásával. 4

2 Íru fel a rendser netus eneráát: 7.. ábra sabadsáfoú lépeető robotodell T V V 7. A töeöéppont sebessée és a töeöéppontána a sebessénéete feehető a öveteőéppen: V a 7.3 a cos b cos a sn b V sn 7.4 Í a rendser netus eneráa: T a a b ab cos 7.5 A töe potencáls eneráa: cos a 7.6 A töe potencáls eneráa ped: cos b a cos 7.7 Í a selélt rendser potencáls eneráa: cos cos a a cos b 7.8 Behelettesítve a T és Π feeéseet a Larane féle ásodfaú eenletebe: d dt T q T q q 5... n

3 7.9 elírhatu a selélt robot oáseenletet: ab cos ab sn asn cos b ab sn b sn a 7. ab 7. A sabadsáfoú lépeető robot átr alaú oáseenlete a öveteőéppen rható fel: a ab abcos cos b ab sn a sn + ab sn b sn = Noaté nulla ponta ZMP A lenépserűbb és leelteredtebb elárás a lépeető robot oásterveése sepontából a úneveett noaté nulla ponta Zero-Moent-Pont ZMP []. A noaté nulla ponta nevű elárást elősör Mor Vuobratovć publálta és na elentősée van a étlábon áró roboto vsálatánál. A noaté nulla ponta ZMP a talp noásána öépponta a talaon í a noatéo össessée a ZMP pontra sáítva érus. eltételeü ho a lépeető robot sáos töeből áll a 7.. ábra sernt. A 7.. ábrán látható a lépeető robot oordnátarendsere. 7.. ábra A lépeető robot oordnátarendsere és a noaté nulla pont ZMP beutatása A lépeető robot dnaáa ülső erő- és noatéhatáso alatt felírható a öveteő átr alaban: 6

4 7 p s M r p r 7.3 ahol: - a ülső erő vetora s - a ülső erő táadáspontána a heletvetora M - a ülső noatéo vetora p- a ZMP pont heletvetora - a -ed seens töee r - a -ed seens töeöéppontána a heletvetora. r = p= p p = s = = M = M M M 7.4 Selélü a robot lépeető oását a oldalsó síban ülső noatéo hatása nélül: M= eor a 7.3 átr eenletet a öveteő alaban írhatu fel: ] [ ] [ ] [ ]} [ { p p p p p p o o 7.5 eltételeü ho a robot étlábú árása öben vísntes talaon oo eor felírható: == =-=9.8 /s. Í a ZMP pont oordnátáa a 7.5 relácó sernt felírható a öveteőéppen: n n n p 7.6 ahol: = 3 n n a lépeető robot töeene sáa. Selélü a robot lépeető oását a frontáls síban ülső noatéo hatása nélül: M = eor a 7.3 átr eenletet a öveteő alaban írhatu fel:

5 8 [ ] [ ] [ p p p p p p o o 7.7 Í a ZMP pont oordnátáa a 7.7 relácó sernt felírható a öveteőéppen: n n n p Hús sabadsáfoú robotodell A feeet tovább résében feltételeü ho a lépeető robotechanus sabadsáfoú DO aelből: 8 ehatott és ehatás nélül 7.3. ábra. A robotránítás feladatot a sáított noatéo ódserével oldottu e. A 7.3. ábra sernt robotodell strutúráa lépeetés öben 3 ntott neata láncból áll:. obb láb- csípő bal láb. obb láb- csípő obb ar 3. obb láb- csípő bal ar. A huanod robot ndét boáa heneres csulóval rendele. E heneres csulóa van a bal és obb térdne. A csípő térbel csulóval a deré ped heneres csulóval rendele. A bal és obb önö és váll e- e heneres csulóal rendelene. A í ehatároott robotodell esetében süsées eadn a robot neata és dnaa paraéteret.

6 7.3. ábra sabadsáfoú lépeető robotodell A robotodell neata paraéteret a Denavt-Hartenber elárás sernt a öveteő tábláatoban adu e []:. Kneata lánc: obb láb- csípő bal láb Seens [rad] / / / / / / / / a [] d [] / / / / q [rad]..7

7 . Kneata lánc: obb láb- csípő obb ar Seens a d q [rad] [] / /.. / /. / /. /.4. [] [rad] / / / Kneata lánc: obb láb- csípő bal ar Seens a d q [rad] [] / /.. / /. / /. /.4. [] [rad] / / /.38.3 Tábláat 7.. A huanod robotodell Denavt Hartenber féle neata paraétere A huanod robotodell dnaa paraétere ped a öveteő []: Seens Töe [] Tehetetlensé noaté: J [ ] Tehetetlensé noaté: J [ ] Tehetetlensé noaté: J [ ] Tábláat 7.. A huanod robotodell dnaa paraétere Hús sabadsáfoú étlábú robot oás sulácóa A sulácó alatt a étlábon áró robot eenes vonalú pálán vsntes talaon oo. A belrád Mhalo Pupn utatóntéetben felestett sulácós proraot alalata a 3

8 huanod robot oás sulácóára. A Matlab-Suln és Robotcs Toolbo proraoás örneetben lefuttatott sulácó eredénét öveteő ábráon utatu be. A sulácó dőtartala.6 s. A 7.4. és 7.5. ábráon beutatu a étlábon áró robot poícóát.6 és.6 s elteltével ábra. Kétlábon áró robot térbel pocóa.6 s elteltével 7.5. ábra. Kétlábon áró robot térbel poícóa.6 s elteltével 3

9 A 7.6. és 7.7 ábráon beutatu a ZMP és oordnátát. A térdcsuló referens oordnátát oordnáta hbát és a sösebesséet a ábráon utatu be. A és ránú reacóerőet a robottalpon és a terhelőnoatéoat a robottalp és tenele örül a ábráon utatu be. A csuló elöléset a 7.3 ábrán ísérhetü. 7.6.ábra A ZMP oordnátáa 7.7. ábra A ZMP oordnátáa 3

10 7.8. ábra. A bal térdcsuló referens oordnátáa 7.9. ábra. A obb térdcsuló referens oordnátáa 7.. ábra. A bal térdcsuló oordnátahbáa 33

11 7.. ábra. A obb térdcsuló oordnátahbáa 7.. ábra. A bal térdcsuló sösebessée 7.3. ábra. A obb térdcsuló sösebessée 34

12 7.4. ábra. ránú reacóerő a robottalpon 7.5. ábra. ránú reacóerő a robottalpon 7.6. ábra. ránú reacóerő a robottalpon 35

13 7.7. ábra. Terhelőnoaté a robottalp tenele örül 7.8. ábra. Terhelőnoaté a robottalp tenele örül A térdcsuló referens és valós eható noatéat a ábráon utatu be ábra. A obb térdcsuló referens noatéa 36

14 7.. ábra. Referens és valós noatéo a obb térdcsulón 7.. ábra. A bal térdcsuló referens noatéa 7.. ábra. Referens és valós noatéo a bal térdcsulón 37

15 Irodaloeé [] Vuobratovć M. et al. Bped Locooton-Dnacs Stablt Control and Applcaton. Sprner Verla Berln Geran 99. [] S. Kata K. Tan Eperental stud of bped dnac waln n the lnear nverted pendulu ode. Proceedns of the IEEE Internatonal Conference on Robotcs and Autoaton pp Naoa Japan 995. [3] J. H. Par K. D. K Bped robot waln usn ravt-copensated nverted pendulu ode and coputed torque control. Proceedns of the IEEE Internatonal Conference on Robotcs and Autoaton Leuven Belu 998. [4] T. uruta et al. Desn and constructon of a seres of copact huanod robots and developent of bped wal control stratees. Robotcs and Autonoous Sstes pp. 8-. [5] A. Rodć D. Katć M. Vuobratovć The Connectonst Copensator for Advanced Interated Road Vehcle Controller. Internatonal Journal Enneern & Autoaton Probles vol.. no. pp [6] A. Rodć D. Katć M. Vuobratovć The Connectonst Copensator for Advanced Interated Vehcle. Proceedns of the IEEE Internatonal Conference on Control Applcatons Meco Ct Meco Septeber. [7] A. Rodć D. Katć M. Vuobratovć The Neural Copensator for Advanced Vehcle Controller. Proceedns of the 6. Worshop Applcaton of Neural Networs n Electrotehncs - NEUREL' Belrade Yuoslava Septeber. [8] D. Katć A. Rodć Neural Control Technques or Huanod Robots. Proceedns of the 47. ETRAN Conference Herce-Nov Serba & Montenero June 3 vol. 4 pp [9] A. Rodć D. Katć M. Vuobratovć The Advanced Vehcle Control Alorth Usn Neural Networs. Proceedns of the European Control Conference ECC 3. CabrdeUK Septeber 3. [] A. Rodć M. Vuobratovć M. lpovć D. Katć Modellln and Sulaton of Locooton Mechnanss of Antropoorphc Structure Usn Conteporar software tools. Proceedns of the 47. ETRAN Conference Herce-Nov Serba & Montenero June 3 Vol.4 pp [] J. H. Par u-loc Zero-Moent-Pont Traector Generaton for Reduced Trun Motons of Bped Robots. u Sets and Sstes 34 pp [] Vuobratovć M. Rodć A. Contrbuton to the Interated Control of Artfcal Huan Gat. Proceedns of the SISY 4 Sposu on Intellent Sstes Subotca Serba pp [3] Vuobratovć M Potona V Rodć A. Contrbuton to the Dnac Stud of Huanod Robots Interactn wth Dnac Envronent. Robotca. Vol. pp [4] M. lpovć A. Rodć D. Katć An Analss of Moveent of Elastc Robotc Sste under the nfluence of envronent dnacs. Proceedns of 9. HIPNE 4 Vranača Bana Serba & Montenero Ma 4.pp [5] M. lpovć D. Katć A. Rodć An Analss of Moveent of the leble Robotc Sste n Horontal Plane. Proceedns of the 7 th DQM- Dependablt and Qualt Manaeent Belrade Serba & Montenero June 4. [6] M. Vuobratovc V. Potona A. Rodc Contrbuton to the Dnac Stud of Huanod Robots Interactn wth Dnac Envronent. Robotca CAMBRIDGE unverst press Unted Kndo Vol. pp [7] A. Rodć D. Katć Intellent Control of Road Vehcles b Ipleentaton of Artfcal neural Networs. Techncs-Mechanc Enneern No. 5/4 pp. - n Serban 4 [8] M. lpovć A. Rodć D. Katć Moton Analss of Elastc Robotc Sstes Under Influence of Dnac Envronent. Proceedns of 9th sposu HIPNE 4 pp Vrnača Bana Serba Mа 4 38

16 [9] M. lpovć D. Katć A. Rodć Moton Analss of Elastc Robotc Sstes n Horontal plane. Proceedns of the 7 th DQM-4 Dependablt and Qualt Manaeent Belrade Serba & Montenero June 4 [] M. Vuobratovć A. Rodć Contrbuton to the Interated Control of Artfcal Huan Gat. Proceedns of nd Serban-Hunaran Jont Sposu on Intellent Sstes SISY 4 pp Subotca Serba & Montenero 4 [] Metta G Sandn G et. All. The RobotCub Proect an open fraewor for research n eboded conton. Proceedns of the 5 IEEE-RAS Internatonal Conference on Huanod Robots 5. [] K. Add D. Goeleven A. Rodc Nonsooth Matheatcal Modelln and Nuercal Sulaton of a Spatal Vehcle Dnacs. Zetschrft für Anewandte Matheat und Mechan ZAMM Wle-VCH Verla GbH & Co. KGaA - Wenhe DOI./a.435 pp [3] A. Rodć D. Katć M. lpovć Control of Dnac Balance and Trun Posture of Huanod Robots n Servce Tass. Proceedns of 49 th Conference on ETRAN Vol. IV pp Serba & Montenero Budva 5 [4] Rodć A Vuobratovć M. Control of Dnac Balance of Bped Locooton Mechanss n Servce Tass Requrn Approprate Trun Postures. Enneern & Autoaton Probles. ISSN Vol. 5 No. pp [5] D. Katć A. Rodć Control Alorth for Huanod Robots Waln Based on Learnn Structures. Proceedns of 49 th Conference on ETRAN Vol. IV pp Serba & Montenero Budva 5 [6] A. Rodć M. Vuobratovć Intellent Interated Control of Vehcle Stablt Characterstcs. Proceedns of EAEC5 European Autootve Conress Serba & Montenero Belrade June 5 [7] A. Rodć E. Schneder Hbrd Model-Based Knowlede-Based Control of Drver-Vehcle Sste Perforances Proceedns of EAEC5 European Autootve Conress Serba & Montenero Belrade June 5 [8] A. Rodć User Orented Software Toolbo for Advance Modeln Control Snthess and Sulaton of Autootve Sstes Proceedns of EAEC5 European Autootve Conress Serba & Montenero Belrade June 5 [9] A. Rodć K. Add G. Dalleau Contrbuton to the Matheatcal Modeln of Mult-pont Non-sooth Ipact/Contact Dnacs of Huan Gat Prorae resue of the 6 th Internatonal Conference AIMS 6 Dnac Sstes Dfferental equatons and Applcatons pp. - Unverst Poters Poters rance June 6 [3] K. Add G. Dalleau A. Rodc Lnear Copleentart Proble orulaton Used for Modeln of Ipact/Contact Dnacs of Bped Locooton Mechanss Proceedns of ETRAN 6 Belrade Serba June 6 [3] A. Rodc M. Vuobratovc Mult-feedbac Dnac Control of Bped Robots Proceedns of ETRAN 6 Belrade Serba June 6 [3] Katć D Rodć A Vuobratovć M 7 Renforceent Learnn Control Alorth for Huanod Robot Waln. Internatonal Journal of Inforaton & Sstes Scences. Vol.4 No. pp [33] Gula Mester: Bpedal Waln n Robots Proceedns of the IV. Európa hváso neetö onferenca pp Seed Hunar 7. [34] Vuobratovć M Rodć A 7 Contrbuton to the Interated Control of Bped Locooton Mechanss. Internatonal Journal of Huanod Robotcs. World Scentfc Publshn Copan. New Jerse London Snapore. Vol. 4 No. pp [35] A. Rodć Towards Sustanable Transport and Actve Traffc Safet Snthess of Haard Preventon Control Sste based on Modeln of Contve Drver Behavor UNESCO Prora Educaton for All b 5 th Educaton and Trann Worshop Belrade Serba th 8 th October 7. [36] Gula Mester Lépeető huanod roboto oásterveése MTA VMTT onferenca pp Nov Sad Serba 7. [37] Gula Mester Dnac Modeln for a Waln Robot Proceedns of the SIP 8 6 th Internatonal Conference SCIENCE IN PRACTICE pp ISBN Ose Croata 8. [38] Mester Gula Kétlábon áró robot odelleése 39

17 Inforata a felsőotatásban 8 Konferenca adván pp. -8 ISBN Debrecen 8. [39] Gula Mester Sulaton of Huanod Robot Moton Proceedns of the Kandó Conference pp. -8 ISBN Budapest 8. [4] Rodć A. Vuobratovć M. Add K. Dalleau G. Contrbuton to the Modeln of Non-sooth Mult-pont Contact Dnacs of Bped Locooton Theor and Eperents Robotca. CAMBRIDGE Unv. Press. Vol. 6 Issue pp [4] Katć D. Rodć A. Vuobratovć M. Hbrd Dnac Control Alorth or Huanod Robots Based on Renforceent Learnn Sprner Journal of Intellent and Robotc Sstes. No. pp [4] D. Katć A. Rodć Intellent Autonoous Locooton of Huanod Robots throuh Percepton Learnn and Spatal Reasonn Proceedns of the ETRAN 8 Subotca Serba June 8 [43] A. Rodć V. Potona Towards Advanced Personal Robot Platfor Concept of Intellent Servce Robot of Hh Perforances Proceedns of the ETRAN 8 Subotca Serba June 8 [44] A. Rodć D. KatćTraector Predcton and Path Plannn of Autonoous Bped Robots Learnn Locooton and u Reasonn Proceedns of the 9 th Sposu on Netwot Applcatons n Electrcal Enneern Electrotechnc acult Belrade Serba Septeber [45] D.Katć A.Rodć Dnac Control Alorth for Bped Waln Based on Polc Gradent u Renforceent Learnn Proceedns of the 7 th IAC World Conress Seoul Republc of Corea Jul 8. [46] D. Katć A. Rodć Intellent Autonoous Locooton of Huanod Robots throuh Percepton Learnn and Spatal Reasonn Proceedns of the ETRAN 8 Subotca Serba June 8 [47] D. Katc A. Rodc M. Vuobratovc Renforceent Learnn Control Alorth for Huanod Robot Waln Internatonal Journal of Inforaton & Sstes Scences Vol.4 No. pp [48] A. Rodć D. Katć Traector Predcton and Path Plannn of Autonoous Bped Robots Learnn Locooton and u Reasonn Proceedns of the 9 th Sposu on Netwot Applcatons n Electrcal Enneern Electrotechnc acult Belrade Serba Septeber [49] D. Katc A. Rodc M. Vuobratovc Hbrd Dnac Control Alorth or Huanod Robots Based on Renforceent Learnn Journal of Intellent and Robotc Sstes Vol. 5 No. pp. 3-3 Januar 8 [5] Sclano Khatb edtors Sprner Handboo of Robotcs Sprner-Verla Berln Hedelber 8. [5] Gula Mester Alesandar Rodc Autonoous Locooton of Huanod Robots n Presence of Moble and Ioble Obstacles Studes n Coputatonal Intellence Towards Intellent Enneern and Inforaton Technolo pp ISBN Lbrar of Conress: DOI.7/ Sprner 9. [5] Alesandar Rodć Duso Katć Gula Mester Abent Intellent Robot-Sensor Networs for Envronental Survellance and Reote Sensn Proceedns of the IEEE SISY 9 pp IEEE Catalo Nuber: CP984C-CDR ISBN: Lbrar of Conress: DOI.9/SISY Subotca Serba 9. [53] Web-pae 9 [54] Web-pae 9 [55] Web-pae 9 [56] Rodc A. Huanod Robot Sulaton Platfor HRSP. Matlab/Suln Software Toolbo for Modeln Sulaton & Control of Bped Robots Robotcs Lab. Mhalo Pupn Insttute. 9 ROBOTIKA/coprod. ht [57]Alesandar Rodc Gula Mester Vrtual WRSN Modeln and Sulaton of Wreless Robot-Sensor Networed Sstes 4

18 Proceedns of the 8 th IEEE Internatonal Sposu on Intellent Sstes and Inforatcs SISY pp. 5- ISBN: Subotca Serba. [58] Gula Mester Contrbuton to the Sulaton of Bped Robot Usn 9-DO Proceedns of the Internatonal Sposu on Advanced Enneern & Appled Manaeent 4 th Annversar n Hher Educaton pp. 5-3 Hunedoara Roana. [59] Gula Mester Modelln of the Huanod Robot Moton Invted Paper Ips Journal Transactons on Advanced Research pp. -5 Vol. 7 No. ISSN 8-45 Januar. 4