Humanoid robot leg and arm coordination for force control applications
Güç kontrolü uygulamaları için insansı robotun kol bacak koordinasyonu
- Tez No: 894850
- Danışmanlar: DOÇ. KEMALETTİN ERBATUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 51
Özet
İnsansı robotlar, gelecekte beşerî çevrede çeşitli roller üstlenmeleri planlanarak tasarlanmıştır. İnsanların kinematik düzenlemesini ve boyutlarını taklit etmek, robotun, insanlar için tasarlanmış kullanıcı arayüzlerine ve araçlarına erişim, manipülasyon ve işletme yeteneği kazanmasını sağlar. Bu çalışma alanı, yumuşak robotlar ve robot-insan birlikte yaşamının güvenliği ile koşullu farkındalık ve planlama için bilişsel araştırmalar gibi konuları kapsayan genişlik ve zenginliktedir. Bu tez, robotun el uç efektörleri aracılığıyla gerçekleştirdiği kuvvet etkileşimini ele almıştır. Hareketsiz bir nesneye kuvvet uygulanması hedeflenmiştir. Robotun elindeki bir araç veya nesneyi sabit bir yüzeye itmesi, endüstriyel ortamda birçok uygulama alanına sahiptir. Bu çalışmada, mevcut mekanik sistem ve aktüatörlerle elde edilebilecek en yüksek kuvvetin uygulanması amaçlanmıştır. Ancak, iki ayaklı yapı, insansı robotun dengesini sınırlamaktadır. Ellerle itme esnasında oluşan tepki kuvvetleri, robotun dengesini kaybedip düşmesine yol açabilir. İki bacaklı insansı robot yapısının beşerî çevredeki avantajları, karmaşık dinamikler ve denge gereksinimlerinden kaynaklanan ciddi kontrol zorluklarını beraberinde getirir. Bu tez, robotun önündeki duvarı itme işlemi sırasında dengeyi korurken kullanılan tam vücut referans oluşturma ve kontrol tekniğini incelemiştir. Bacak eklem referansları hesaplamak için Sıfır Moment Noktası konseptine dayandırılmış bir kriter kullanılmıştır. Bacak eklemleri kontrol kuvvetlerine, son temas kuvveti referanslarından elde edilen beslemeli tork bileşenleri eklenir. Bu ek bileşenler, optimize edilmiş ayak-yer etkileşim kuvvetleri göz önünde bulundurularak hesaplanmıştır. Robot kolları, hibrit konum-kuvvet kontrolü üzerinden kontrol edilmiştir. Duvara yaslanma ve yerde destek poligonunu genişletmek amacıyla çeşitli referans sentezleme ve kontrol modları koordine edilmiştir. Önerilen tekniklerin geliştirilmesi ve test edilmesi amacıyla, tam dinamik üç boyutlu simülasyon ve animasyon ortamı kullanılmıştır
Özet (Çeviri)
Humanoid robots are designed for a future world where they act in a multiplicity of roles in the human environment. Imitation of human kinematic arrangement and size lends the robot ability of reaching, manipulating and operating user interfaces and tools designed for humans. The field is rich and vast covering subjects of soft robotics and safety for robot-human coexistence and cognitive research for conditional awareness and planning. This thesis deals with the force interaction of the robot through its hand end effectors. The emphasis is on applying force to an immovable object. Pushing a tool or an object in the robot hand against a fixed surface has many application places in the industrial environment. Exertion of highest force achievable with the available mechanical system and actuators is desired. The bipedal structure, however, poses balance restrictions on the humanoid robot. When the hands push the reactive forces can cause the robot loose balance and fall. The advantages of the bipedal humanoid robot structure in the human environment are accompanied by serious control challenges due to complex dynamics and balancing requirements. The thesis presents a full-body reference generation and control technique in which the robot maintains balance while pushing the wall in front of it. A criterion based on the Zero Moment Point concept is employed to compute leg joint references. Added to leg joint control torques are feedforward torque components obtained from the end contact force references. These additional components are computed using optimized foot-ground interaction forces. Robot arms are controlled over hybrid position-force control. Various reference synthesis and control modes are coordinated for leaning on the wall and enlarging the support polygon on the ground. A full-dynamics three-dimensional simulation and animation environment is employed for the development and tests of the proposed technique.
Benzer Tezler
- İnsansı robotlarda yürüme
Humanoid walking
SABRİ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- On the reinforcement learning analysis and learning the control of humanoid robot leg
Başlık çevirisi yok
ÖNDER TUTSOY
- ZMP based reference generation for a bipedal humanoid robot
İki bacaklı insansı bir robot için SMN tabanlı referans sentezi
ÖZER KOCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. KEMALETTİN ERBATUR
- İki ayaklı yürüyen robot tasarımı ve prototip imalatı
Design and contruction of 12 dof biped robot
ALPER GERÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET KOCABAŞ
YRD. DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Full-body motion control of a humanoid robot
İnsansı bir robotun tam vücut hareket kontrolü
ALİ FURKAN AKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEMALETTİN ERBATUR