Momentum-aware robust locomotion control of a quadruped robot

Bu tez, dinamik olarak dengeli bacaklı hareket davranışını sürdürmek için dört ayaklı robotlar için yeni bir lokomosyon çerçevesi sunmuştur. Önerilen çerçeve iki bölümden oluşmaktadır: yörünge üretimi ve hareket denetleyicisi. İlk olarak, yörünge üretimi, zıplama ve koşma gibi çevik hareket görevlerini yerine getirmek için önizleme denetleyicisine dayalı ağırlık merkezi (CoM) yörüngesi üretimi sağlar. Geleneksel olarak, önizleme denetleyicisi sabit ağırlık merkezi yüksekliği ile yürüme planlaması için uygulanmaktadır, çünkü bu koşul sarkaç denklemini doğrusal hale getirmektedir. Sarkaç frekansı sabitken, değişen CoM yükseklikleri için yörünge üretiminin yapılabileceğini gösteriyoruz. Bu amaçla, sonsuz ve sonlu ufuk zamanlarına sahip, zamanla değişmeyen, doğrusal kuadratik düzenleyicinin kompakt ve gerçek zamanlı uygulanabilir bir çözümünü sunduk. İkinci olarak, önerilen lokomosyon deneyleycisi kaygan arazide yürüme, yüksek hızlı tırıs yürüyüşü, bozucu etki altında yürüme ve engebeli arazide yürüme gibi karmaşık kör hareket görevlerinin üstesinden gelmek için momentuma duyarlı sağlam davranış sağlar. Bacaklı hareket denetleyicisini oluşturmak için merkezsel momentum kavramını kullanıyoruz. Bu noktaya ulaşmak için, Merkezsel Momentum Gözlemcisi (CMO) ile Uzamsal Kuvvet Denetleyecisi'nden (SFC) oluşan CMO tabanlı denetleyiciyi önerdik. Bu denetleyici, nominal bir kuvvet-moment vektörü altında çalışmasını sağlayarak ve bozucu kuvvet-moment vektörünü tahmin ederek robotun yürümesini iyileştirir. Ek olarak, CMO'yu uygulamak için yardımcı değişken tabanlı gözlemci tasarım yaklaşımını kullanan yöntemi tanıttık. Ayrıca, CMO tabanlı denetleyicisinden elde edilen kuvvet-moment vektörünü, hesaplanan tork denetleyecisinde kullanılan yer tepki kuvveti referansları olarak haritalamak için Sanal Model Denetleyecisi (VMC) uygulanmıştır. Önerilen yörünge oluşturma yaklaşımı ve hareket denetleyicisi, dört ayaklı robot Kara'nın gerçekçi bir modelini kullandığımız bir dizi simülasyon deneyi aracılığıyla test edilmiş ve geleneksel yaklaşımlarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, önerilen lokomosyon denetleyecisini test etmek için gerçek bir dört ayaklı robot üzerinde bir ön deney gerçekleştirilmiştir.