Model based methods for the control and planning of running robots

Yüklü Yay Ters Sarkaç (YYTS) modeli çok değişik boyut ve morfolojideki koşan hayvanların etkili ve güvenilir tanımlayıcı modellenmesinde uzun süredir kullanıldığı gibi değişik zıplayan robotların tasarımı için de bir taban oluşturmaktadır. Bu model üzerindeki ilerleyen araştırmalar integrali alınamayan dinamiği için değişik analitik yaklaşıklamalar ile sonuçlanmıştır. Yerçekimi etkisinin doğrusallaştırılmasından dolayı bu yaklaşıklamalar çoğunlukla kararlı durumdaki simetrik koşmalara yoğunlaşmıştır, ancak bu varsayım geçici rejim ve simetrik olmayan gezingelerin sıklıkla kullanıldığı karmaşık yüzeylerde bozulmaktadır. Bu tezin ilk kısmında, yeni bir yerçekimi etkisini düzeltme yöntemi tanıtılmış ve varolan analitik YYTS dinamiği yaklaşıklamasının güvenilirliği oldukça fazla simetrik olmayan gezingeler için arttırılmıştır. Yaklaşımımız bir adım sırasında yerçekiminin açısal moment üzerine olan toplam etkisinin yaklaşıklamaya dahil edilmesine dayanıyor ve böylelikle de bu kolay analitik yaklaşıklama reaktif adım planlanmasında da kullanılabilir. Yöntemimizin performansı litaratürde varolan iki analitik yaklaşıklama ile karşılaştırılmış, çok sık kullanılan simetrik olmayan gezingeler için diğerlerinden daha iyi olduğu ve simetrik gezingelerde ise aynı performansa sahip olduğu gözlenmiştir. Buna ek olarak, ayarlanabilir bükülmezlik için analitik yaklaşıklamalar ve bu yaklaşıklamaların hareket kestirme performansı analizi incelenmiştir. Benzer bir şekilde, değişken bükülmezlik yaklaşıklamasının yerçekimi etkisini düzeltme yöntemi ile birlikte kullanıldığında belirgin bir performans gelişimi gözlenmiştir. Bunun yanısıra, YYTS modelinin kontrollünde bu yaklaşmaların olası kullanımını gösterdik.Bacaklı robotlardaki araştırmaların arkasındaki asıl itici güç bu robotların karmaşık yüzeylerde ve dış ortamlarda yüksek devinim potensiyellerinin olmasıdır. Buna rağmen, bu robotlar için varolan kontrol algoritmalarının çoğu ya ortam ile ilgili katı varsayımlara (düz zemin gibi) yada çok düşük hızlarda kinematik planlamaya dayanmaktadır. Planlamanın geleneksel olarak kontroldan ayrılması genellikle model belirsizliğine ve ortam gürültüsüne karşı sistemin dayanıklılığının azalmasına neden olmaktadır. Bu tezin ikinci kısmında, koşma davranışları için sıklıkla kullanılan dinamik bir model olan basitleştirilmiş düzlemsel yay-kütle sıçrayanı için dinamik ve tamamen reaktif adım planlaması için yeni bir method önerilmektedir. Yaklaşımımız model dinamiğinin dikkatli bir şekilde karakterize edilmesine ve sıralı ardışık bileşim taslağı içerisinde kullanılacak ilgili deadbeat kontrolüne dayanmaktadır. Böylelikle çok geniş, hemen hemen evrensel çekim yöresi olan ve uygulama sırasında tekrar planlama ihtiyacı duymayan tamamen reaktif denetleyici sağlanmış olmaktadır. Son olarak, planlayıcının performansı simülasyon ortamında başitleştirilmiş bir sıçrayıcının üzerinde değişik yüzey koşullarında gösterilmiş ve yöntemin model belirsizliklerine ve ölçme gürültülerine karşı dayanıklı olduğunu gözlemlenmiştir.