Control of spring-mass running through virtual tuning of leg damping

Yay ve kütle tabanlı modeller ko¸su davranı¸slarını tanımlamakta oldukça ba¸sarılıdırlar. Bu ba˘glamda, Yaylı Ters Sarkaç (YTS) modeli do˘gal ve robotik ko¸suların hibrit dinamiklerini muhteva eden hassas bir modeldir. Bacaklı robotlar üzerine YTS çerçevesinde yapılmıs arastırmalar genellikle ya sadece bozuk zeminde kararlılık ve gürbüzlük ya da sadece düz zeminde kararlı halde ko¸su sırasındaki enerji verimlili˘gine odaklanırlar. Bir di˘ger yandan, YTS modeli enerjisini korudu˘gu için, bacaklı robotların ko¸su enerjisinin nasıl değiştirileceğini tanımlayamaz. Bu tezde, ko¸su enerjisinin kontrolü için, kontrol hassasiyeti ve verimliliği göz önüne alarak, YTS modeline değişstirilebilir sanal bir sönümlenme katsayısı eklenmesini yeni bir kontrol yöntemi olarak öneriyoruz. Tezin ilk bölümünde, teorik yakla¸sımımız ve katkılarımız sunulmaktadır. Basit YTS modelini her adımda de˘gi¸stirilebilir sanal bir sönümlenme katsayısı ile geni¸sleterek, dikey zıplama hareketi için enerjinin etkin bir ¸sekilde kontrol edilebildi˘gi gösterilmektedir. Bu yakla¸sım ait olan olan ölü vuru¸slu kontrol probleminin iç bükey oldu˘gu gösterildikten sonra, bu kontrolcü iki boyutlu ko¸su hareketine genellenir. Bu genelleştirme kontrol probleminin birbiriyle ba˘glantılı iki alt probleme ayrılmasını gerektirir : toplam enerjinin kontrolü ve enerjinin farklı serbestlik derecelerine da˘gıtımı. Bu bölümün geri kalan kısmında bu problemin verimli bir ¸sekilde nasıl çözülebilece˘gi ele alınmı¸stır. Bu amaçla, literatürde YTS için önerilmi¸s olan mevcut analitik yakla¸sık çözümlerin geçerlili˘gi korunarak, temel olarak sönümlenme katsayısının her adımda de˘gi¸stirilmesine dayalı bir takım kontrolcü iyile¸stirmeleri yapılmı¸stır. Bu bölümde, son olarak, önerdi˘gimiz yakla¸sımın enerji/güç verimlili˘gi ve kontrol do˘grulu˘gu açısından avantajlarını ortaya koyan kapsamlı simulasyon sonuçları sunulmustur. Tezin ikinci kısmında, teorik iddialarımız deneysel olarak do˘grulanmaktadır. Bu amaçla, öncelikle, seri elastik eyleyicili dikey zıplayan bir robot tasarlanıp, üretilmi¸stir. Deneysel gerçeklenmeye yönelik olarak ko¸su kontrolcülerinin sa˘glamasının performansı artıraca˘gı bazı kısıtlar önerildikten sonra, ilk bölümde tanıtılan kontrolcü seri elastik eyleyicili platformlarda yapılan negatif i¸sin ortadan kaldırılması yönünde optimize edilmi¸stir. Bu anlamda, analitik yakla¸sık çözümlerin uygulanabilirli˘gi korunurken en verimli kontrolcü elde edilerek, üretilen platforma ait yüksek do˘gruluklu simülasyonda bu kontrolcünün literatürdeki mevcut tüm alternatiflerden daha iyi performans sa˘gladı˘gı gösterilmi¸stir. Daha sonra bu kontrolcü deneysel olarak gerçeklenmi¸s ve elde edilen deney sonuçları ile teorik bulguların uyumlu oldu˘gu görülmü¸stür. Bu bölümde, son olarak, önerdi˘gimiz kontrolcünün kompleks bir insansı robot olan ATRIAS üzerinde gerçeklenmesine yönelik eforlarımız ve elde etti˘gimiz öncül deneysel sonuçlar sunulmustur.