%34تخفیف

طراحی حرکات منحنی خطی درربات چهارپا بااستفاده ازشبکه های عصبی مولد مرکزی الگو

تعداد 63 صفحه  درword

کارشناسی ارشد«M.Sc.»

رشته مکاترونیک-گرایش طراحی ربات هاوسیستم های مکاترونیکی

طراحی حرکات منحنی خطی درربات چهارپا بااستفاده ازشبکه های عصبی مولد مرکزی الگو

چکیده

اساسی ترین مشکل درکنترل وحرکت ربات های چهارپا،وجودتعداددرجات آزادی درمکانیزم آنها است.تاکنون مطالعات زیادی در زمینه کنترل و حرکت ربات های چهار پا انجام گرفته است ولی اکثر کارهای انجام شده برمبنای مدلسازی دقیق ربات ومحیط آن صورت گرفته است. چنین روش هایی به علت تطبیقی نبودنشان توانایی خودراباتغییرمحیط ازدست می دهند.این درحالی است که ویژگی اصلی حرکت مهره داران،تطبیقی بودن حرکات آنها است. مطالعات بیولوژیکی نشان می دهدکه قسمت اعظم کنترل وتولیدحرکت ریتمیک درمهره داران درسطح پایین ترازمغزوتوسط شبکه عصبی به نام مولدمرکزی الگو ایجادمی شود.دراین تحقیق به ارائه مدلی ازمولدمرکزی الگو که قادر است الگوهای سطح بالای حرکتی را جهت حرکت یک ربات چهار پا تولید کندپرداخته می شود که ربات روی یک منحنی مشخص به شکل طبیعی وبدون استفاده از چرخش وحرکت مستقیم طی مسیرکند. برای اعمال مدل طراحی شده از پلات فرم AIBO ساخت شرکت سونی استفاده شده است کهمدل ارائه شده ازمولد مرکزی الگوبراساس دینامیک ربات طراحی می شود وبرای هریک ازسرو موتورهای مفاصل دست و پاهای ربات  یک دنباله حرکتی تولید میکند که میزان چرخش وسرعت سرو موتور در آن لحظه را معین میکندو می تواند دربهترین زمان ممکن ربات چهارپا را ازروی مسیری که ازقبل تعیین شده است را به هدف نهایی برساند.

کلمات کلیدی:ربات چهارپا،مولدهای مرکزی الگو،سرو موتور،منحنی خطی

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                            صفحه

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………….1

فصل اول:مقدمه………………………………………………………………………………………………………………..2

1-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………..2

1-2-بیان مسئله……………………………………………………………………………………………………………….3

1-3-اهداف تحقیق…………………………………………………………………………………………………………..5

1-4-حوزه کار…………………………………………………………………………………………………………………5

1-5-مدل مطالعه………………………………………………………………………………………………………………7

1-6-خلاصه ای از روش کار…………………………………………………………………………………………….7

1-7-ساختارپایان نامه……………………………………………………………………………………………………….8

فصل دوم:پیشینه تحقیق……………………………………………………………………………………………………..9

2-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………..9

2-2-تعریف وشرح رباتیک……………………………………………………………………………………………..10

2-3-ربات Bigdog……………………………………………………………………………………………………..11

2-4- مطالعات انجام شده برروی ربات چهارپا…………………………………………………………………..12

2-5-تولیدحرکت درربات انسان نما………………………………………………………………………………….12

2-6-کنترل ربات چهارپا به وسیله شبکه عصبی فازی………………………………………………………..14

2-7-ایجادحرکات چندوجهی درربات چهارپابا استفاده ازمولدمرکزی الگو…………………………….16

2-8-ایجادحرکات تطبیقی درربات چهارپا…………………………………………………………………………17

2-9-کنترل ربات چهارپا بااستفاده ازمولدمرکزی ساده…………………………………………………………18

2-10-کنترل راه رفتن ربات چهارپا بااستفاده از مولدمرکزی الگو…………………………………………20

2-11-طراحی ستون فقرات درربات چهارپا……………………………………………………………………….22

2-12-شبیه سازی حرکت ربات چهارپا…………………………………………………………………………….23

2-13-تولیدحرکات یورتمه درربات چهارپا بااستفاده ازمولدمرکزی الگو………………………………..24

2-14-کنترل ربات چهارپابا پاهای بیونیک فنری…………………………………………………………………25

2-15-ایجادحرکات تطبیقی درربات شش پا با مولدهای مرکزی الگو……………………………………27

2-16-مکانیزم زانوی هیدرولیکی برای ربات چهارپا……………………………………………………………28

2-17-پیاده سازی مولدمرکزی الگو درربات شش پا……………………………………………………………29

2-18-کنترل حرکت ربات چهارپابااستفاده از کنترل ترکیبی………………………………………………….29

2-19-مدل اسیلاتورعصبی برای حرکت ربات مار مانند………………………………………………………30

2-20-مولدهای مرکزی الگو……………………………………………………………………………………………31

فصل سوم:روش کار………………………………………………………………………………………………………..33

3-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………33

3-2-مولدهای مرکزی الگونوسان سازبه عنوان نوسان سازدینامیکی……………………………………….34

3-3-انتقال وحرکت………………………………………………………………………………………………………..35

3-4-معادله دینامیک سیستم…………………………………………………………………………………………….36

3-5-کنترل مستقل نوسان گر……………………………………………………………………………………………37

3-6-معماریCPG برای ربات چهارپا……………………………………………………………………………..37

3-6-1-لایه دوم………………………………………………………………………………………………………….38

3-6-1-1-واحدCPG……………………………………………………………………………………………..39

3-6-1-2-CPG دست وپا……………………………………………………………………………………….40

     3-6-1-3-کنترل زانو………………………………………………………………………………………………..41

     3-6-1-4-شبکه CPG…………………………………………………………………………………………….42

3-6-2- لایه اول……………………………………………………………………………………………………………43

3-7- مدلسازی CPG………………………………………………………………………………………………….44

  3-7-1-شروع وتوقف حرکت……………………………………………………………………………………….44

 3-7-2-مدلسازی سرعت ربات…………………………………………………………………………………. 44

  3-7-3-مدلسازی مختصات درونی دست وپا………………………………………………………………..45

فصل چهارم:نتایج تحقیق………………………………………………………………………………………………….46

4-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………46

4-2-حرکت درجهت مناسب…………………………………………………………………………………………..47

4-3-هدایت کردن………………………………………………………………………………………………………….48

4-4-جهت گام ها………………………………………………………………………………………………………….50

4-5-اجتناب ازموانع……………………………………………………………………………………………………….52

4-6-حرکت جانبی…………………………………………………………………………………………………………53

عنوان                                                                            صفحه

4-7-مقایسه………………………………………………………………………………………………………….55

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات…………………………………………………………………………………..56

5-1-نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………56

5-2-پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………..57

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………..58

ضمیه…………………………………………………………………………………………………………………………….63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                              صفحه

شکل 1-1- ساختار عملکرد CPG ……………………………………………………………………………………3

شکل 1-2- شماتیک ربات چهار پای سگ مانند…………………………………………………………………..4

شکل 1-3- شماتیک ربات حشره مانند……………………………………………………………………………….4

شکل 1-4- ربات AIBO شرکت سونی…………………………………………………………………………….6

شکل2-1-مدل پیاده سازی شده در]1[……………………………………………………………………………..13

شکل 2-2-مختصات بندی مفاصل ربات چهارپا…………………………………………………………………14

شکل2-3- مسیر حرکت نوک پای ربات در راستای محورX و YوZ……………………………………15

شکل 2-4-آموزش شبکه عصبی فازی………………………………………………………………………………16

شکل 2-5- دو واحد مولد مرکزی الگو برای سرو موتورهای دست ربات……………………………..17

شکل 2-6-معماری کنترلی ……………………………………………………………………………………………..18

شکل 2-7- ربات ساخته شده………………………………………………………………………………………….19

شکل2-8- شمای کنترلی CPG برای هر مفصل پاهای ربات………………………………………………20

شکل 2-9- فرآینداعمالCPGبر روی ربات…………………………………………………………………….21

شکل2-10-پیکربندی اتصالات در ربات  چهارپا………………………………………………………………..21

شکل2-11-ربات ساخته شده در ]13[ …………………………………………………………………………….22

شکل2-12-ربات شبیه سازی شده در]14[………………………………………………………………………..23

شکل 2-13- پارامترهای پاهای ربات بچه فیل……………………………………………………………………24

شکل 2-14- مدل ربات چهار پا در]16[………………………………………………………………………….25

شکل 2-15- مدل شبیه سازی شده در ]16[………………………………………………………………………26

شکل 2-16- مدل پاهای گربه …………………………………………………………………………………………26

شکل2-17-معماری کنترلی پیاده سازی شده در]17[…………………………………………………………..27

شکل2-18-مدل CAD زانوی طراحی شده در]18[…………………………………………………………..28

شکل2-19-معماری کنترلی ترکیبی طراحی شده در]20[……………………………………………………30

شکل2-20-مکانیسم حرکت ربات پیشنهادشده در]21[…………………………………………………….30

شکل 3-1- طرح کلی معماری CPG برای ربات چهارپا …………………………………………………..38

شکل3-2-واحدهای CPG در ربات چهار پا ……………………………………………………………………40

شکل 3-3- ساختار شبکه CPG برای ربات چهارپا ………………………………………………………….42

شکل4-1-برخی از مثال های راه رفتن ربات……………………………………………………………………..47

شکل 4-2-طرح مسیرها و اجرای واقعی حرکت………………………………………………………………..49

شکل4-3- حرکت زانوهای ربات در مسیر و حرکت واقعی…………………………………………………49

شکل4-4- جهت گام های ربات ……………………………………………………………………………………..51

شکل4-5-مسیرایجادشده برای مفاصل درحال حرکت…………………………………………………………51

شکل4-6-عبورازموانع توسط ربات…………………………………………………………………………………..52

شکل 4-7-سیرحرکت جانبی ربات…………………………………………………………………………………..53

شکل4-8- حرکت مفاصل متحرک ران ربات درحرکت جانبی……………………………………………..54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                               صفحه

جدول 2-1- پارامترهایDH…………………………………………………………………………………15

جدول 4-1-مقادیرL نوسان مفصل ران و مقادیر Fمفصل در حال حرکت…………………….50

 

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “طراحی حرکات منحنی خطی درربات چهارپا بااستفاده ازشبکه های عصبی مولد مرکزی الگو”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo