%37تخفیف

دانلود پروژه:پروژه : برنامه ريزي مسير پايدار بهینه براي ربات چهارپا

تعداد 72 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

دانشگاه تربيت مدرّس

دانشكده برق و کامپيوتر

دوره کارشناسي ارشد مهندسي برق-کنترل

برنامه ريزي مسير پايدار بهینه براي ربات چهارپا

چكيده

در این پژوهش، طراحی مسیر بر پایه‌ی پایداری ایستا و پویا صورت می‌گیرد. معمولاً ساختار ربات‌های چهارپا به‌گونه‌ای است که به دلیل پایین بودن نسبت جرم پاها به بدنه از تأثیرات پویای آن‌ها می‌توان صرف‌نظر کرد. در طراحی ایستا رباتی با نسبت جرم پا به بدنه قابل‌ملاحظه در نظر گرفته‌شده است و با اضافه کردن حرکت‌های متناوب طولی و عرضی به طراحی اولیه پایداری آن بهبود داده‌شده، و به روی یک نمونه ربات پیاده‌سازی شده است. ربات‌های چهارپا سامانه­های مکانیکی پیچیده‌ای هستند و معمولاً مدل‌سازی آن‌ها با فرضیاتی همراه است مانند در نظر نگرفتن جرم پاها یا مدل‌سازی دوبعدی آن‌ها، در اینجا به دلیل نوع حرکت بدنه یک مدل سه‌بعدی با جرم پاها در نظر گرفته‌شده و درستی آن نشان داده‌شده است. در طراحی مسیر بر پایه پایداری پویا با تعریف نمونه دیگری از نوع گام برداری با ایده گرفتن از روش حرکت پایدار ربات‌های دوپا، طراحی مسیر پایدار پویا صورت گرفته است.

کليدواژه: ربات چهارپا، طراحی مسیر، پایداری ایستا، مدل پویا، پایداری پویا.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فهرست جدول‌ها ‌ط

فهرست شكل‌‌ها ‌ي

فصل 1-     مقدمه. 1

1-1-    پیشگفتار 1

1-2-    تاريخچه ربات‌های چهارپا 2

1-3-    نقد و بررسی شیوه های نوین.. 6

1-4-    اهميت موضوع پژوهش و کاربردهاي آن.. 7

1-5-    نوآوري پژوهش…. 8

1-6-    ساختار گزارش…. 8

فصل 2-   مفاهيم مقدماتي.. 9

2-1-    مقدمه    9

2-2-    توليد گام  9

2-2-1-     جنبش‌شناسی مستقيم و معکوس…. 9

2-2-2-     جنبش‌شناسی مستقيم.. 10

2-2-3-     جنبش‌شناسی معکوس…. 11

2-2-4-     انتخاب گام مناسب… 11

2-2-4-1-  گام برداري به‌صورت خیز. 12

2-2-4-2-  گام برداري به‌صورت يورتمه. 13

2-2-4-3-  گام برداري به‌صورت خرامش…. 13

2-2-4-4-  گام برداري به‌صورت جست‌وخيز. 14

2-3-    طراحي منحنی‌های  حرکت… 14

2-4-    بررسی پایداری.. 15

2-4-1-     پايداري ايستا 15

2-4-2-     معیارهای پایداری پویا 17

2-5-    معادلات پوياي ربات… 20

2-6-    مدل برخورد با زمين.. 21

2-6-1-      مدل فنر – میرا کننده خطي.. 21

2-6-2-      مدل فنر دوتايي-میرا کننده 21

2-6-3-      مدل فنر-میرا کننده غيرخطي.. 22

2-7-    طراحی مسیر بر پایه پایداری پویا در ربات‌های دوپا 23

2-7-1-     کنترل نقطه ممان صفر به‌عنوان یک مسئله سروو 23

2-7-2-     تولید الگوی حرکتی با استفاده از کنترل پیش دید. 24

2-8-    نتیجه‌گیری.. 26

فصل 3-   تعريف يک ربات نمونه. 27

3-1-    مقدمه    27

3-2-    جنبش‌شناسی مستقيم و معکوسTMUBot 28

3-2-1-     جنبش‌شناسی مستقيم.. 29

3-2-2-     جنبش‌شناسی معکوس…. 30

3-2-3-     روابط سرعت و شتاب… 32

3-3-    تولید مسیر. 33

3-4-    گام برداری ایستا 35

3-5-    روابط پویا 38

3-6-    تولید گام بر پایه پایداری پویا 40

3-6-1-      گام برداری پویا با دوپای پشتیبان.. 40

3-6-2-      گام برداری پویا با سه پای پشتیبان.. 41

3-7-    بررسي شرايط پايداري.. 42

3-8-    نتیجه‌گیری.. 43

فصل 4-   شبیه‌سازی.. 44

4-1-    مقدمه    44

4-2-    تولید گام  44

4-2-1-     حرکت به‌صورت خیز و راه رفتن.. 44

4-2-2-     گام برداری به‌صورت یورتمه. 44

4-2-3-     گام برداری به‌صورت خرامش…. 45

4-2-4-     گام برداری به‌صورت جست و خیز. 45

4-2-5-     طراحي منحنی‌های حرکتي.. 46

4-3-    حرکت ربات با پايداري ايستا 48

4-4-    بررسي صحت روابط پويا 49

4-5-    حرکت ربات با پایداری  پویا 52

4-5-1-     حرکت با دو پای پشتیبان.. 52

4-5-2-     حرکت با سه پای پشتیبان.. 54

فصل 5-    نتيجه‌گيري و پيشنهادها 55

5-1-    نتیجهگیری.. 55

5-2-    پيشنهادها 55

5-2-1-     نیاز به زمان های ثابت نمونه دهی.. 55

5-2-2-     طراحی نامناسب مکانیکی.. 55

5-2-3-     نبودن بازخورد در برنامه. 56

5-2-4-     ایراد برنامه کنترلی و ناهمانگی با برنامه. 56

5-2-5-     محدودیت سرعت… 56

فهرست مراجع      57

واژه نامه‌ي فارسي به انگليسي.. 61

واژه نامه‌ي انگليسي به فارسي.. 62

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

جدول 1: پارامترهاي ابعاد ربات. 27

جدول 2: پارامترهاي D_H مربوط به‌پای شماره يک و دو. 29

جدول 3: پارامترهاي D_H مربوط به‌پای شماره سه و چهار. 29

جدول 4: پارامترهاي جرم و اينرسي مدل. 49

فهرست شكل‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

شکل ‏1‑1: مزیت‌های استفاده از ربات‌های پادار نسبت به نوع چرخ‌دار]3[. 2

شکل ‏1‑2: از راست به چپ ربات شش پايOSU،ربات کلي و ربات فوني پوني]4[. 3

شکل ‏1‑3: ربات‌های سري تايتان]6[ . 4

شکل ‏1‑4:ربات سگ بزرگ در حال عبور از برف ]11[. 5

شکل ‏1‑5: ربات چهارپايLS3 ]11[. 5

شکل ‏1‑6: ربات چيتا ]11[. 6

شکل ‏2‑1: تعيين پارامترهاي D-H ]19[. 10

شکل ‏2‑2: الگوي گام برداري ]18[. 12

شکل ‏2‑3: ترتيب حرکت پاها در گام برداري به‌صورت خيز(از چپ به راست). 12

شکل ‏2‑4: ترتيب حرکت پاها در گام برداري به‌صورت يورتمه درحرکت سريع. 13

شکل ‏2‑5: ترتيب حرکت پاها به‌صورت خرامش. 13

شکل ‏2‑6: ترتيب حرکت پاها در شيوه گام برداري به‌صورت جست‌وخیز. 14

شکل ‏2‑7: حرکت خيز، يورتمه، خرامش و جست‌وخیز به ترتيب از سمت چپ به راست]22[. 14

شکل ‏2‑8: الگوي پشتيبان و معيارهاي مختلف حاشيه پايداري]25[. 16

شکل ‏2‑9: طرح هندسي براي محاسبه SESM  ]25[. 17

شکل ‏2‑10: مدل سه‌بعدی براي پيدا کردن نقطه ممان صفر]26[. 18

شکل ‏2‑11: مدل میز-ارابه]26[. 19

شکل ‏2‑12: واژگوني ربات حول محور گردش]25[. 20

شکل ‏2‑13: مدل فنر دوتايي-میرا کننده ومدل خطی] 32[. 22

شکل ‏2‑14: مدل فنر- میرا کننده برخورد با زمين]34[. 22

شکل ‏2‑15: تولید الگوی حرکتی به‌عنوان مسئله دنباله‌روی نقطه ممان صفر ] 35.[ 23

شکل ‏2‑16: نقطه ممان صفر و مسیر مرکز ثقل ]35[. 24

شکل ‏3‑1: نمايي از TMUBot . 27

شکل ‏3‑2: محورهاي مختصات قرار داده‌شده بر روي ربات. 28

شکل ‏3‑3:محورهاي مختصات قرار داده‌شده بر روي پاهاي چپ جلو و چپ عقب. 28

شکل ‏3‑4: جهت حرکتي ربات و شماره‌گذاری پاها. 29

شکل ‏3‑5: حالت‌های مختلف وضعيت اوليه پاها . 31

شکل ‏3‑6: زمان‌بندی حرکت پا. 33

شکل ‏3‑7: تعيين نقاط کليدي ربات. 34

شکل ‏3‑8: روند کلی برنامه حرکتی. 34

شکل ‏3‑9:  حرکت پایدار ربات در یک دوره. 35

شکل ‏3‑10: میزان انحراف در راستای طولی مرکز ثقل و مرکز بدنه با در نظر گرفتن جرم پا. 36

شکل ‏3‑11: میزان انحراف در راستای عرضی مرکز ثقل از مرکز بدنه. 36

شکل ‏3‑12:میزان حاشیه پایداری در طراحی اولیه با محاسبه  COGو تقریب COB. 37

شکل ‏3‑13: جابه جايي بدنه براي حرکت ربات در يک دوره. 37

شکل ‏3‑14: شما تیک کلي ربات]37[. 38

شکل ‏3‑15: مسیر مطلوب نقطه ممان صفر. 40

شکل ‏3‑16:مسیرهای مطلوب برای نقطه ممان صفر در یک دوره حرکتی. 41

شکل ‏3‑17:  ترتیب حرکت پاها و مسیرهای نقطه ممان صفر. 42

شکل ‏3‑18: تغییر برنامه مسیر یابی برای تولید مسیر پایدار پویا. 42

شکل ‏3‑19: بررسي شرط قرارگیری نقطه در مثلث. 43

شکل ‏4‑1: حرکت پاها در یک دوره حرکتی در گام برداری خیز (از راست به چپ). 44

شکل ‏4‑2:حرکت پاها در یک دوره حرکتی در گام برداری یورتمه. 45

شکل ‏4‑3: حرکت پاها در یک دوره حرکتی در گام برداری خرامش. 45

شکل ‏4‑4: حرکت پاها در یک دوره حرکتی در گام برداری جست و خیز. 46

شکل ‏4‑5:منحنی‌های موقعيت پاي شماره چهار در راستاي x,y,z . 46

شکل ‏4‑6: منحنی های سرعت پای شماره چهار در راستای x,y,z. 47

شکل ‏4‑7:منحنی‌های شتاب پاي شماره چهار در راستاي x,y,z . 47

شکل ‏4‑8:منحنی‌های موقعيت، سرعت، شتاب بدنه در راستاي x . 47

شکل ‏4‑9: مقدار حاشیه پایداری بعد از اضافه کردن پارامترها با مرکز بدنه و محاسبه مرکز ثقل. 48

شکل ‏4‑10: گام برداری پای ربات از آغاز تا پایان. 49

شکل ‏4‑11: مدل ایجادشده در SimMechanics . 50

شکل ‏4‑12: مدل ایجادشده براي یک‌پا. 50

شکل ‏4‑13: قانون نيروي وارده از طرف زمين. 51

شکل ‏4‑14:مقايسه گشتاور حاصل براي پاي شماره دو. 51

شکل ‏4‑15: خطاي حاصل از مقايسه گشتاور مفاصل براي پاي شماره دو. 52

شکل ‏4‑16: مسیرهای نقطه ممان صفر و مرکز ثقل مطلوب در راستای جانبی. 52

شکل ‏4‑17: موقعیت، سرعت و شتاب مطلوب مرکز ثقل در راستای جانبی. 53

شکل ‏4‑18: مسیرهای نقطه ممان صفر و مرکز ثقل مطلوب در راستای طولی. 53

شکل ‏4‑19: موقعیت، سرعت و شتاب مطلوب مرکز ثقل در راستای طولی. 53

شکل ‏4‑20: حاشیه پایداری پویا به همراه حاشیه پایداری ایستا. 54

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