صلی الله علیک یا ابا صالح المهدی

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر اکبرزاده

تهیه کننده:

د هادی نور سی8813422038

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – پیشنهادات - منابع

– تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – فهرستپیشنهادات - منابع

فهرست مطالبتاریخچه

سینماتیکدینامیکپایداری

طراحی مسیرپیشنهادات

منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

تاریخچه

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

اولین ربات: ربات طراحی شده لئوناردو داوینچی

: ربات هایی با قابلیت نواختن 17قرن موسیقس یا نوشتن

: 19قرن جان برینارد: ربات انسان نما با محرک بخار

فرانک رید جونیور: ربات انسان نمای الکتریکی

- سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – تاریخچهفهرست – پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

:20قرن ژاپن:

: تیم دکتر کاتو: ربات Waseda: دانشگاه 1970WL-10R

حركت به جلو و عقب چرخیدن به طرفین

(Wabian: ربات وابیان )Waseda: دانشگاه 1984مفاصل غیر فعال در پا

رباتی با اندازه نرمال یک انسانBIPER 4 – 4: ربات بایپر 1990

ناپایدار استاتیکی و پایدار دینامیکیکف پای بزرگ و فاقد مفصل در محل زانو

- سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – تاریخچهفهرست – پیشنهادات - منابع

صفحات حرکتی ربات های دو پا:

(Sagittal Plane)صفحه طولی 1.

(Frontal Plane)صفحه جانبی2.

( Transverse Plane)صفحه عرضی3.

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

- دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – سینماتیکفهرست – تاریخچه - پیشنهادات - منابع

فازهای حرکتی ربات دوپا:

Single ) فاز تک تکیه گاهی 1.Support Phase)

یک پا بر روی زمین بوده و پای دیگر در حال حرکت از عقب به جلو می باشد.

آونگ معکوسغلتش ناب

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – پیشنهادات - منابع

فازهای حرکتی ربات دوپا:

فاز دو تکیه گاهی 2. ( Double Support Phase)

هر دو پaا در تمaاس بaا زمین هسaتند و بaدن بaه آرامی و بaه مقaدار کم بaه سaمت جلaو حaرکت

می نماید.

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

- دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – سینماتیکفهرست – تاریخچه - پیشنهادات - منابع

دینامیک

استخراج معادالت حرکتی ربات دوپا

روش نیوتن1.

روش الگرانژ2.

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

- پایداری - طراحی مسیر – دینامیکفهرست – تاریخچه - سینماتیک - پیشنهادات - منابع

محاسبه انرژی جنبشی و پتانسیل

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

- پایداری - طراحی مسیر – دینامیکفهرست – تاریخچه - سینماتیک - پیشنهادات - منابع

. فاز تک تکیه گاهی1

معادالت الگرانژ:

معادله دینامیکی حاکم بر حالت یک تکیه گاهی:

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

- پایداری - طراحی مسیر – دینامیکفهرست – تاریخچه - سینماتیک - پیشنهادات - منابع

. فاز دو تکیه گاهی2

معادالت الگرانژ:

معادله دینامیکی حاکم بر حالت دو تکیه گاهی:

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

- پایداری - طراحی مسیر – دینامیکفهرست – تاریخچه - سینماتیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

معیار های پایداری

چند ضلعی تکیه گاهی

ن صفرنقطه مما1.

مرکز فشار 2.

Support Polygon )SP(

1. Zero Moment Point )ZMP(

2. Center of Pressure )CoP(

- طراحی مسیر – پایداریفهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

(SP)چند ضلعی تگیه گاهی

نقaاط از یaک چنaد ضaلعی بسaته اسaت کaه ، تکیaه گaاهی چنaد ضaلعی تماس ربات با زمین بدست می آید.

DSP DSP )Pre-Swing Phase( SSP

- طراحی مسیر – پایداریفهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

( ZMP)نقطه ممان صفر

بaر 1. وارد نیروهaای تمaام برآینaد گشaتاور کaه اسaت ای نقطaه ربات حول آن نقطه، صفر می شود.

نیروی عکس العمل زمین در این نقطه وارد می شود.2.

معیاری برای تحلیل پایداری دینامیکی می باشد.3.

- طراحی مسیر – پایداریفهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

- طراحی مسیر – پایداریفهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

ZMPمزایای روش

روشی خوش تعریف برای اثبات پایداری دارد.1.

نبایaد زمین بخورنaد 2. برای ربaات هaای گaران قیمت کaه هرگaز

مناسب است.

پياده سازي آن روي روبات هاي واقعي نسبتاx ساده است.3.

- طراحی مسیر – پایداریفهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

ZMPمعایب روش

احتياج به دانش کامل و جامعي از روبات دارند.1.

اگaر يaک قسaمت از روبaات آسaيب ببينaد بشaکند و يaا دچaار تغیaير 2.

شود هيچ راهي براي ادامه ي حرکت نداريم.

کaاري 3. راه ولي کنaد مي تثaبيت خaاص شaرايط در را پايaداري

براي طراحي، خط سير ها به ما نمي دهد.

- طراحی مسیر – پایداریفهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

(COP)مرکز فشار

نقطaه ای بaر روی کaف پaای تکیaه گaاه می باشaد کaه عکس العمaل سطح در این نقطه وارد می شود.

قرار گیرد.SPبرای حفظ تعادل، باید این نقطه در محدوده

می باشد.ZMP همaان COPدر حaالتی کaه سیسaتم )ربaات( پایaدار دینaامیکی باشaد،

- طراحی مسیر – پایداریفهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

طراحی مسیرنکات مورد نیاز:

مسیر کامال هموار باشد.1.

پایداری ربات را تضمین نماید.2.

و 3. )سaرعت آنهaا وضaعیت بررسaی و مaرزی نقطaه چنaد تعaیین

شتاب(در حین حرکت

– طراحی مسیر فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

SSPطراحی مسaیر حaرکت مفصaل مچ پaا: فaاز

برای : تابع درجه سوم

برای : تابع درجه پنجم

طول گام 1.

تکیaه 2. تaک حaالت بaرای گaام زمaانی بازه

گاهی

ببیشینه ارتفاع پای در حال حرکت 3.

موقعیت پای در حال حرکت 4.

– طراحی مسیر فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - پیشنهادات - منابع

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

DSP و SSPطراحی مسaیر حaرکت مفصaل ران: هaر دو فaاز

قیود حاکم:

تکیaه 1. دو و گaاهی تکیaه تaک فaاز ابتaدای در ران هaای موقعیت

گاهی

بازه زمانی برای فاز دو تکیه گاهی 2.

ارتفاع ران 3.

تکرارپذیری4.

پیوستگی گام5.

پایداری راه رفتن6.

– طراحی مسیر فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - پیشنهادات - منابع

پیشنهادات

. طراحی مسیر با استفاده از معیارهای بهینه سازی از قبیل :1کمترین زمان

کمترین مصرف انرژی. استفاده از روش های کنترل غیر خطی و همزمان جهت کنترل 2

ربات دوپا. تولید مسیر ربات های دوپا برای سطوح ناهموار و نامشخص3. در نظر گرفتن مانع برای مسیر حرکت ربات دوپا4

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – - منابعپیشنهادات

منابع1( H.K. Lum, M. Zribi , Y.C. Soh, “Planning And Control

Of A Biped Robot” International Journal of Engineering Science 37, 1999.

2( Mu X., “Dynamics And Motion Regulation Of A Five-linked Biped Robot Walking In The Sagittal Plane” PhD Thesis of Mechanical and Manufacturing Engineering, The University of Manitoba ,Winnipeg, Manitoba, Canada, 2004.

3( Dekker M.H.P. , “Zero-Moment Point Method For Stable Biped Walking” MSc Thesis of Mechanical Engineering, Eindhoven, University of Technology, The Netherlands, 2009.

4( Goswami A., “Foot Rotation Indicator )FRI( Point: A New Gait Planning tool to Evaluate Postural Stability of Bipedal Robots” Computer and Information Science Dep., Philadelphia.

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – منابعپیشنهادات -

با تشکر از توجه شما

تحلیل و بررسی ربات های انسان نما 89زمستان

د هادی نور سی طراحی کاربردی

فهرست – تاریخچه - سینماتیک - دینامیک - پایداری - طراحی مسیر – پیشنهادات - منابع