Robust locomotion control for a quadruped robot with high payload capacity

Bu tez, dört ayaklı bir robot için sağlam lokomosyon kontrol algoritması sunmaktadır. Lokomosyon kontrol algoritması, yörünge planlayıcısından ve Hesaplamalı Tork Kontrolcüsüne (HTK) dayalı geri besleme denetleyicisinden oluşmaktadır. Dinamik olarak dengeli lokomoson oluşturmak için ZMP konseptine dayalı yörünge planlama algoritması ve bacakların oluşturulan yörüngeleri takip edebilmeleri için robot üzerinde HTK yöntemi uygulanmıştır. HTK'yı uygulamak için, robotun ters dinamik modeli özyinelemeli Newton-Euler yöntemiyle oluşturulmuştur. Ayrıca robotun dış pertürbasyonlara karşı dengesini koruması için yakalama noktası yöntemi uygulanmıştır. Bu yöntem, yakalama noktasını hesaplar ve robotun adım atarak dengesini korumak için bir kurtarma yörüngesi oluşturur. Buna ek olarak, istenmeyen gövde oryantasyon dalgalanmalarını ortadan kaldırmak ve dinamik dört ayaklı tırıs yürüme hareketi sırasında istikameti düzenlemek amacıyla yer tepki kuvvetlerini dağıtmak için yeni bir algoritma sunulmuştur. Önerilen yöntem, robotun tüm vücut davranışını ve genel dengesini karakterize etmede önemli bir fiziksel nicelik olan merkezsel momentumu kullanır. Temas kuvvetleri, merkezsel momentum geri bildirimi aracılığıyla hesaplanır ve robot-çevre etkileşimini düzenlemek için sanal kuvvetler sağlayabilen Sanal Model Kontrolü (SMK) yoluyla lokomosyon kontrolcüsüne beslenir. Önerilen kontrolcüler hem gerçekçi bir simülasyon ortamında hem de gerçek bir dört ayaklı robot kullanılarak yürüme deneyleri yoluyla doğrulanmıştır. Ayrıca, robotun dayanıklılığı ve faydalı yük taşıma kapasitesi, dayanıklılık testi ve $20~kg$ faydalı yük ile yürüme deneyi yapılarak doğrulanmıştır.