کنترل راه رفتن پایدار مجانبی ربات دوپای سه بعدی به روش شکل دهی انرژی پتانسیل

Abstract

چکیده کنترل رباتهای دوپا بر اساس ایده حرکتهای پریودیک پایدارمجانبی، امروزه مورد توجه بسیاری از محققان است. در این میان، روش شکل‌دهی انرژی پتانسیل که تاکنون روی مدلهای صفحه‌ای ارائه و ارزیابی شده است، بخاطر 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 بویژه 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 بصورت تئوری در تحقیقات قبلی ثابت شده است. در این روش حرکت پریودیک غیرفعال که صرفاً روی سرازیری با شیب خاص وجود دارد، به شیبهای دلخواه دیگر از جمله سطح صاف تعمیم داده می‌شود. این مهم باتوجه به اینکه 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 بدست می‌آید. به عبارت 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 چالشهای پیاده‌سازی عملی مدل کف‌پا منحنی، یک ربات پرگاری سه‌بعدی با کف‌پای تخت و فنر در مفصل قوزک‌پا بطور معادل پیشنهاد شده و روش کنترل مذکور دوباره بکار گرفته شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها، کارایی روش ارائه شده را برای هر دو مدل به خوبی نشان می‌دهند.