Zıplayarak yürüyen çok bacaklı robotların dinamik modeli ve yapay zeka algoritmaları ile denetimi

Mobil robotlar günümüz teknolojisinin bir gereği olarak laboratuar dışında da ihtiyaç duyulmaktadır ve geleneksel tekerlekli, paletli ve raylı sistemlere sahip araçların tasarım sınırlarının aşılması için yapılan çalışmalar gün geçtikçe artan bir eğilim göstermektedir. Bu sınırları aşmak için, mobil robotların bir dalı olan bacaklı robotlar, biyolojik esinlenmelerden yararlanarak yeni tasarımlar gerçekleşmesine neden olmaktadır. Bu yeni tasarımlar daha çok bacaklı sistemleri içerir. Bu bacaklı sistemler bilinen geleneksel tasarımlardan çok daha fazla hareket kapasitesine ve çok yönlülüğe sahiptirler.Bu amaçla bu çalışmada, bacaklı robotlardan dört bacaklı quadrupedal robot ve altı bacaklı hexapod robot modellerinin zıplayarak yürüme işlevini yapabilmeleri için dinamik model, sayısal benzetim ve denetimi gerçekleştirilmiştir. Zıplayarak yürüme işlemleri ardışık kapalı bir döngü içerisinde farklı dinamik yapıların sayısal benzetimleri kullanılarak sistemin hareketi incelenmeye çalışılmıştır. Bu sayısal çözümü mümkün olduğunca basitleştirmek ve anlaşılmasını kolaylaştırmak için Kütle-Yay Ters-Sarkaç (Spring Loaded Inverted Pendulum (SLIP)) modeli oluşturulmuştur. Bu çalışmada hem quadrupedal robotun hem de hexapod bir robotun zıplayarak yürüyebilmesi için dinamik modeli gerçekleştirilerek sırası ile PD denetim algoritması, Bulanık Mantık denetim algoritması ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık (ANFIS) denetim algoritması ile denetlenmiştir. Bu çalışmada, en önemli sonuçlardan birisi sistemin yapay zeka metotları olan Bulanık Mantık denetim algoritması ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık denetim algoritmaları ile dört bacaklı quadrupedal robotun ve altı-bacaklı hexapod robotun başarılı olarak denetlenmesidir. Bu çalışma yazarın bilgisi dahilinde quadrupedal robot ve hexapod robot modellerinin zıplayarak yürüme işlevinin gerçekleştirilmesinde, literatür çalışmalarında bir ilktir. Bulanık Mantık denetleyicisi ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık (ANFIS) denetleyicisi ile denetlenen quadrupedal robot ve hexapod robotun sayısal benzetim sonuçlarının, literatürde ki çalışmalara nazaran performansı bakımından çok daha başarılı sonuçlar elde edildiği görülmüştür.Ayrıca bu çalışmada zıplayarak yürümenin fazları esnasında yapılan kontrol eylem sayısı, yazarların literatür bilgisi dahilinde daha önceden yapılan çalışmalardaki kontrol eylem sayısından daha azdır. Bu çalışmada yapılan yenilik sistemin hem denetimini oldukça kolaylaştırmış olup hem de her bir döngüdeki çalışma süresini azaltarak sistemin performansını arttırmıştır.Tasarlanan denetim algoritmalarını zıplayarak yürüme işlevini yapan bacaklı robot modellerinde uygulayabilmek ve performanslarını analiz edebilmek için birbirinden farklı dört bacaklı quadrupedal robot ve altı bacaklı hexapod robot modelleri kullanılmıştır. Bu bacaklı robot modellerinin zıplayarak yürüme işlevlerini gerçekleştirebilmeleri için her bir robot modele üç farklı denetim algoritması uygulanmıştır. Bunlar en yaygın olarak kullanılan yapay zeka denetim metotlarıdır. Sisteme ait matematiksel model elde edilmiş ve çözüm kolaylığı için durum uzay formuna dönüştürülmüştür. Sayısal çözüm için MATLAB paket programında hazırlanmış yazılım ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık için MATLAB paket programına ait ANFIS araç kutusundan yararlanılmıştır. Sonuçlar grafiksel olarak elde edilmiş ve değerler tablo haline getirilerek irdelenmiştir. Sonuç olarak, denetim algoritmalarının performansları dikkate alındığında Bulanık Mantık denetim algoritması ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık (ANFIS) denetim algoritmasının hem dört bacaklı quadrupedal robot modelinde hem de altı bacaklı hexapod robot modelinde PD denetim algoritmasından daha iyi bir performans elde edildiği ve daha iyi uygulanabilir oldukları görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Bacaklı Robot, Dinamik Model, Dört Bacaklı Robot, Quadrupedal Robot, Altı Bacaklı Robot, Hexapod Robot, Yapay Zeka, Bulanık Mantık Denetim, ANFIS.