Метод интегрального контроля динамического баланса при перемещении антропоморфного робота

Ф. Б. Тебуева, М. Г. Огур, Е. А. Некрасова, Е. Н. Ласкина

Аннотация


Представлен метод интегрального контроля динамического баланса,
позволяющий антропоморфному роботу восстанавливать равновесие после обширных нарушений баланса и поддерживать вертикальную осанку. Баланс достигается при помощи метода интегрального управления, дифференцирующего динамику и передающего плавные сигналы крутящего момента. В методе интегрального контроля применены принципы баланса человека, в работе сравниваются данные захвата человеческого движения и данные таблиц крутящих моментов с имитационной моделью. Предложен контроллер отслеживания модели, позволяющий управлять сложными робототехническими системами.


Ключевые слова


работы; контроллеры; модели; методы; задачи; цели; баланс; блок–схема; регулятор

Полный текст:

PDF

Литература


Horak F., Nashner L. Central programming of postural movements: adaptation to altered support-surface configurations // Journal of Neurophysiology 1986. Vol. 55. № 6. P. 1369–1381.

Vukobratovic M., Frank A. A., Juricic D. On the stability of biped locomotion // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 1970. January P. 25–36.

Galliday C., Hemami H. Postural stability of the two-degreeof-freedom biped by general linear feedback // IEEE Transactions on Automatic Control. 1976. Vol. 21, № 1 P. 74–79.

Hemami H., Chen B.-R. Stability analysis and input design of a two-link planar biped // The International Journal of Robotics Research. 1984. Vol. 3. № 2, P. 93–100.

Goswami A. Postural stability of biped robots and the foot-rotation indication (fri) point // International Journal of Robotics Research. 1999. Vol. 18. № 6. P. 523–533.

Popovic M., Goswami A., Herr H. Ground reference points in legged locomotion: Definitions, biological trajectories and control implications // International Journal of Robotics Research. 2005. Vol. 24. № 12. P. 1013–1032.

Hirai K., Hirose M., Haikawa Y., Takenaka T. The development of honda humanoid robot // Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Vol. 2, 1998. P. 1321–1326.

Spong M. The swing up control problem for the acrobat // IEEE Control Systems Magazine. 1995. Vol. 15. № 1. P. 49–55.

Kuo A. An optimal control model for analyzing human postural balance // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 1995. Vol. 42. № 1. P. 87–101.

Kajita S., Kanehiro F., Kaneko K., Fujiwara K., Harada K., Yokoi K., Hirukawa H. Biped walking pattern generation by using preview control of zero-moment point,” // Proceedings of the IEEE International Concference on Robotics and Automation. 2003. Vol. 2. P. 1620– 1626.

Maciejowski J. Predictive Control with Constraints. // Prentice Hall.

Goodwin G., Seron M., Dona J. D. Constrained Control and Estimation: An Optimisation Approach. London: Springer-Verlag. 2005.

Kondak K., Hommel G. Control and online computation of stable movement for biped robots. // IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. 2003. Vol. 1. P. 874–879.

Khatib O. A unified approach for motion and force control of robot manipulators: The operational space formulation. // IEEE Journal of Robotics and Automation. 1987. Vol. 3. № 1. P. 43–53.

Pratt J. E. Virtual model control of a bipedal walking robot // Master’s thesis. Massachusettes Institute of Technology. 1995.

Khatib O., Sentis L., Park J., Warren J. Whole-body dynamic behaviour and control of human-like robots. // International Journal of Humanoid Robotics. 2004 Vol. 1. № 1. P. 29–43.

Sentis L., Khatib O. A whole-body control framework for humanoids operating in human environments. // IEEE Conference on Robotics and Automation. 2006. P. 2641–2648.

Joao Ramos, Sangbae Kim. Dynamic locomotion synchronization of bipedal robot and human operator via bilateral feedback teleoperation. Science Robotics, 2019; 4 (35): eaav4282 DOI: 10.1126/scirobotics.aav4282

Xi A., Mudiyanselage T. W., Tao D. and Chen C., "Balance control of a biped robot on a rotating platform based on efficient reinforcement learning," in IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, vol. 6, no. 4, pp. 938-951, July 2019, doi: 10.1109/JAS.2019.1911567.

Hwang K. S., Jiang W. C., Chen Y. J., and Shi H., “Motion segmentation and balancing for a biped robot’s imitation learning,” IEEE Trans. Industrial Information, vol. 13, no. 3, Jun. 2017.

Wu W. and Gao L., “Posture self-stabilizer of a bipedal robot based ontraining platform and reinforcement learning,” J. Robotics andAutonomous Systems, vol. 98, pp. 42–55, 2017.

Shahbazi M., Lopes G.A.D., and Babuska R., “Observer-based posturalbalance control for humanoid robots,” in Proc. IEEE Int. Conf. Roboticsand Biomimetics (ROBIO), pp. 891–896, 2013.

Тебуева Ф. Б., Петренко В. И., Антонов В. О., Сычков В. Б. Разработка способа решения обратной задачи кинематики для определения пространственного положения суставов руки оператора. XIII Международная научно-техническая конференция «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства», 22-24 ноября 2017 года, г. Ижевск.

Петренко В. И., Тебуева Ф. Б., Сычков В. Б., Антонов В. О. Математическая модель определения пространственного положения звеньев задающего устройства на основе решения прямой задачи кинематики/ Проблемы автоматизации. Региональное управление. Связь и автоматика (ПАРУСА-2017): сборник трудов VI Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Геленджик, 9-10 ноября 2017 г.), Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2017. 397 c.

Богданов А. А., Кутлубаев И. М., Пермяков А. Ф., Попова Е. В., Сычков В. Б. Основы построения специальных роботов для работы на космических аппаратах. Робототехника и искусственный интеллект Материалы VII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. 2016. С. 48-53.

Богданов А. А., Кутлубаев И. М., Пермяков А. Ф., Попова Е. В., Сычков В. Б. Комбинированные системы управления робототехническими комплексами на основе элементов сенсорики с обратным связями для обеспечения возможности замены человека при работе в условиях чрезвычайной ситуации. Глобальная и национальные стратегии управления рисками катастроф и стихийных бедствий XX Международная научно-практическая конференция по проблемам защиты

населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Тезисы докладов. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ). 2015. С. 279-281.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2021 Ф. Б. Тебуева, М. Г. Огур, Е. А. Некрасова, Е. Н. Ласкина