Курсовая работа: Управление бегом антропоморфного механизма

Содержание

Введение ......................................................................................... 3
Постановка задачи............................................................................ 5
Обзор литературы............................................................................ 7
Глава 1. Подбор опорной траектории центра масс робота ................ 10

• Описание упрощённой модели .......................................... 10
• Отображения Пуанкаре ..................................................... 12
• Формулировка задачи оптимизации ................................... 14
• Результаты численных экспериментов................................ 15
• Стабилизация модели около опорной траектории ............... 18

Глава 2. Управление механизмом в пространстве задач.................... 20
2.1 Пространство задач............................................................ 20
2.2 Формулировка задачи квадратичного программирования для поиска управления 21
2.3 Пример управления простым механизмом в пространстве задач 22
Глава 3. Управление пятизвенным антропоморфным роботом в пространстве задач 25
3.1 Описание задач.................................................................. 25
3.2 Эксперименты.................................................................... 26
Заключение.................................................................................... 28
Список литературы ........................................................................ 29
Приложение................................................................................... 30
Исходный код программы на C++............................................ 30

Введение
В данной работе рассматривается один из подходов к управлению бегом антропоморфного механизма.
Антропоморфные механизмы с давних времён будоражили умы человечества. Прежде всего, их рассматривали как замена человеку в тяжёлых рабочих условиях, а также для развлекательных целей. С построением таких многофункциональных механизмов связано множество проблем, и одна из них – это проблема их перемещения в пространстве.
Ключевой особенностью таких механизмов является то, что для перемещения они используют опорные конечности (ноги), поочерёдно перенося на них свой вес. Антропоморфные механизмы используют две такие конечности.
Несмотря на то, что проблема перемещения такого механизма исследовалась практически всё последнее столетие, она до сих пор не была решена до конца. Основными проблемами стали гибридная природа человеческой походки, большое число степеней свободы антропоморфных механизмов и их неполная управляемость в общем случае. Проблема динамического удержания равновесия во время ходьбы и бега остаётся краеугольным камнем в решении задачи перемещения таких механизмов. Однако в некоторых частных случаях проблема поддаётся анализу и решению, о чём свидетельствует успех некоторых исследовательских и коммерческих робототехнических проектов.
Отличительной особенностью перемещения многоногих механизмов часто бывает периодичность траектории движения в некоторых системах координат. Имеет смысл искать такое управление механизмом, которое приводит к устойчивой и периодической траектории его движения. Другой отличительной особенностью является наличие опорной поверхности, вдоль которой происходит движение. Контакты звеньев механизма с опорной поверхностью накладывают и снимают некоторые ограничения на движение этого механизма, что и указывает его на гибридную природу.