نویسنده
سلیمان، احمد عادل احمد فهمی
تاریخ انتشار
2024-08-30T14:32:00Z
موضوع
رباتیک، ربات، سیستم های کنترل، حرکت، مدل های ریاضی، دینامیک، سینماتیک، مهندسی مکانیک
نوع
سند
زبان
انگلیسی
دیجیتال
بله
نسخه خطی
خیر
کتابخانه
دانشگاه اوزیغین
شماره ثبت
98ef2437-4240-413b-8edc-82463bf4f1d7
محل کتابخانه
گروه مهندسی مکانیک
تاریخ
2024-08-30T14:32:00Z
متن نمونه
این پایان نامه رویکردی برای توسعه قابلیت های راه رفتن پویا سه بعدی در یک اسکلت بیرونی دوپا با پاهای ضعیف ارائه می دهد. چارچوب پیشنهادی متشکل از یک مولد مسیر و یک الگوریتم سینماتیک معکوس بهینه شده است که برای کنترل کمعملکرد طراحی شده است. برای دستیابی به سرعتهای کار عملی علیرغم پاهای ضعیف، الگوریتم سینماتیک معکوس از یک روش اولویتبندی کار با بهرهبرداری از فضای خالی استفاده میکند. این رویکرد اجازه می دهد تا وظایف با اولویت پایین تر، مانند جهت گیری پای چرخان، بدون تداخل با وظایف با اولویت بالاتر مانند مسیر مرکز جرم، تا بیشترین حد ممکن انجام شود. به طور همزمان، ژنراتور مسیر به طور تحلیلی مفهوم نقطه لحظه صفر را در بر می گیرد و شتاب مداوم را در کل دوره راه رفتن بدون توجه به تغییرات تماس و فاز تضمین می کند. علاوه بر این، سه کنترلکننده حرکت برای تکمیل الگوریتم اولویتبندی کار پیشنهادی و افزایش استحکام آن در برابر عدم قطعیت پارامترهای قابلتوجه و اختلالات خارجی توسعه داده شد. این کنترلکنندهها شامل کنترلکننده بازخورد امپدانس نقطه لحظه صفر، به همراه دو کنترلکننده حرکتی پیشرفته دیگر هستند: کنترل پذیرش و کنترل حرکت مرکزی. هدف ادغام این کنترلکنندهها با الگوریتم اولویتبندی کار است که به طور جمعی توانایی سیستم را برای مدیریت شرایط چالشبرانگیز و عدم قطعیتها بهبود میبخشد. مجموعهای از آزمایشهای شبیهسازی با استفاده از یک شبیهساز سهبعدی برای تأیید اعتبار و استحکام این کنترلکنندهها برای محک زدن کامل انجام شد. یک مدل جفت شده انسان و ربات، شامل یک اسکلت بیرونی 40 کیلوگرمی و 12 موضوع انسانی متمایز در نظر گرفته شده است. هنگامی که با الگوریتم بهینهسازی مبتنی بر اولویت کار پیشنهادی ترکیب میشود، هر سه کنترلکننده عملکرد مناسبی را در پرداختن به رفتار حرکت متعادل نشان میدهند. کنترلکننده امپدانس نقطه لحظه صفر پیشنهادی نتایج آماری معنیداری را نشان میدهد که نشاندهنده ویژگی نسبتاً قویتر است. از آنجایی که رویکردهای کنترلکننده حرکت پیشنهادی، کنترلکنندههای مبتنی بر مدل هستند، تمایل به توسعه یک الگوریتم شناسایی پارامتر اینرسی قابل اجرا در زمان واقعی برای بهبود سازگاری کنترلکننده حرکت در برابر تغییرات پارامتر اینرسی وجود دارد. یک الگوریتم برنامه نویسی نیمه معین برای اجرای الگوریتم شناسایی به صورت بازگشتی در حالی که ثبات فیزیکی کامل پارامترهای اینرسی شناسایی شده را تضمین می کند، توسعه داده شده است. یک الگوریتم بازگشتی برای بهروزرسانی ماتریس طرحریزی قابلیت شناسایی برای مدیریت گنجاندن نمونههای تازه بهدستآمده و ترتیب آنها در رابطه با پارامترهای قابل شناسایی قدیمی ایجاد شده است. ایده رگرسیور فیلتر شده برای کاهش اثر انتقال تماس و نویز بدون از دست دادن اطلاعات در مورد پارامترهای قابل شناسایی استفاده می شود. برای تایید اعتبار الگوریتم شناسایی پیشنهادی، مجموعهای از آزمایشهای شبیهسازی با استفاده از شبیهساز سه بعدی با استفاده از مدل جفت شده انسان-ربات انجام میشود. در نتیجه، الگوریتم بر اساس دقت، زمان محاسبه و سازگاری فیزیکی کامل پارامترهای شناسایی شده، عملکرد قابل اجرا را نشان میدهد. برای تأیید الگوریتم پیشنهادی، یک نمونه اولیه اسکلت بیرونی ساخته شد. نمونه اولیه به هشت محرک الاستیک سری، شانزده مقاومت حساس به نیرو برای اندازهگیری نیروی تماس، و شانزده رمزگذار مطلق دیگر برای اندازهگیری جابجاییهای زاویهای موتور و انحراف فنر محرک الاستیک سری مجهز بود. ارتباط با محرکها و حسگرهای الاستیک سری از طریق مجموعهای از مدارهای رابط و یک رایانه رومیزی فعال شد. عملیات بلادرنگ با استفاده از Ubuntu 18.04 و Xenomai 3.1 توجیه شد. کنترلکنندههای دکارتی و سطح مشترک مورد نیاز با استفاده از زبان C با کتابخانه علمی گنو برنامهریزی شدند. تفکیک همزمان هر دو الگوریتم از طریق برنامه ریزی موازی تسهیل شد. توسعه تجربی حرکات اسکوات، تاب خوردن و راه رفتن ساژیتال انجام شد. کاربرد بلادرنگ و امکانسنجی الگوریتمهای پیشنهادی، و همچنین سختافزار توسعهیافته، توسط آزمایشها نشان داده شد.، Bu yaklaşım, hareketin kütle merkezi ile sağ ve sol ayakların merkez Kartezyen yörüngelerini oluşturmak için sıfır moment noktası (ZMP) kavramını ve bir dizi polinomu kullanmaktadır. Önerilen yaklaşım، bir optimization algoritması ile robotun ters kinematiğini görev önceliklendirme formunda çözmekte ve bu açıdan önemli bir rol oynamaktadır. Söz konusu robotun eksik tarhrikli doğası nedeniyle tum istenen Kartezyen yörüngeleri tam olarak elde etmek mümkün değildir. Bu nedenle, söz konusu yörüngelere belli bir ölçüye kadar yakın bir ters kinematik çözümü geliştirmek için bir dış bükey optimization algoritması kullanılmaktadır. بو بغلامدا، کوتل مرکزی یورونژسینین اونجلیکلی اولوغو کیسیتلامالاری ایچرن هیهیرارشیک بیر یاپی ایلگیلی ترز کینماتیک ایچین اولوشتورولمکتادیر. İkinci olarak, daha düşük öncelikli kısıtlamaların (örneğin ayak ve gövde yönelimi) çözümü, yüksek öncelikli kısıtlamaların null uzayına yansıtılarakta gereku denge koşulakund. Karalı hareket için, sıfır moment noktasını baz alan empedans geribeslemeli bir hareket kontrolcüsü ve diğer iki hareket kontrolcüsü (oryantasyon kontrolü ve merkezi momentum kontrolü) önerilen görev önceliklendirme algoritmasına adapte. Bu kontrolcülerin geçerliliğini ve gürbüzlügünü detaylı bir şekilde karşılaştırmak için MSC ADAMS kullanılarak bir dizi simülasyon deneyi gerçekleştirilmiştir. Bir insan-robot birleşik modeli, 40 kg alt hareketli bir dış iskelet ve 12 farklı antropomorfik insan modelini içermektedir. Sonuç olarak, önerilen görev öncelikli optimization algoritmasıyla birleştirildiğinde, üç kontrolcü de dengeli hareket davranışı için yeterli performans sergilemektedir. Buna mukabil, önerilen sıfır moment noktası bazlı empedans kontrolcüsü, göreli olarak daha gürbüz bir performans göstermiş ve bu veriler istatistiksel olarak irdelenmiştir.. kontrolcüsünün parametre değişikliklerine karşı uyum sağlayabilmesini iyileştirmek için gerçek zamanlı uygulanabilir bir parametre tanımlama algoritması ihtiyacı hasıl olmuştur. Tanımlama algoritması, tanımlanan hareketli parametrelerin tam fiziksel tutarlılığını garanti edecek şekilde özyinelemeli olarak yarı kesirli programlama algoritması kullanılarak geliştirilmiştir. Ek olarak, tanımlanabilirlik projeksiyon matrisini güncellemek için başka bir özyinelemeli algoritma geliştirilmiş ve yeni edinilen örneklerin eski tanımlanabilir parametrelerle düzenlenmesi icra edilmiştir. Tanımlanabilir parametrelerle ilgili bilgileri kaybetmeden kontak geçişlerinin ve gürültünün etkisini azaltmak için süzülmüş regresör kullanılmaktadır. Önerilen tanımlama algoritmasının geçerliliğini doğrulamak için، yukarıda bahsedilen insan-robot birleşik modeli kullanılarak Raisim simülatörü aracılığıyla bir dizi simülasyon deneyi gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, algoritma, tanımlanan parametrelerin doğruluğu, hesaplama süresi ve tam fiziksel tutarlılık temelinde uygun performans sergilemektedir. Önerilen algoritmayı doğrulamak için, Özyeğin Üniversitesi Biyomekatronik Laboratuvarı bünyesinde inşa edilmiş bir dış iskelet prototipi (Co-Ex) oluşturulmuştur. Sekiz seri elastik eyleyci içeren bu prototip temas kuvvetlerini ölçmek için on altı sensör içerir. Ayrıca, motor açılarıyla yay burulmalarını ölçmek için yüksek çözünürlüklü on altı mutlak kodlayıcı ile donatılmıştır. Eyleyici ve sensörlerle iletişim kurabilmek için bir dizi arayüz devresi ve bir masaüstü bilgisayar kullanılmaktadır. Gerçek zaman kısıtlamalarını doğrulamak için Linux Ubuntu 18.04 OS، Xenomai 3.1 yamasıyla kullanılmaktadır. Gerekli kontrolcüleri programlamak için GNU bilimsel kütüphanesiyle birlikte C dili kullanılmaktadır. برنامههای موازی، الگوریتمهای او آیکی آینی و چوزبیلمک ایچین kullanılmaktadır. چمباتمه زدن و تاب خوردن hareketleri، Co-Ex kullanılarak deneysel olarak geliştirilmiştir. Deneyler, önerilen algoritmaların ve geliştirilen donanımın gerçek zamanlı uygulanabilirliğini kanıtlamaktadır.
