Россия
Москва, Россия
Рассматриваются методы и подходы для полуавтоматического управления движением двуногих шагающих роботов в системах виртуального окружения. Предлагаемые решения включают генерацию шаблона ходьбы, расчет инверсной кинематики и синтез ПД-регуляторов с обратной связью по показаниям датчиков углов. Для того чтобы обеспечить статическую и динамическую устойчивость шагающего робота, генерация траекторий его движения реализуется с применением критерия точки нулевого момента (ТНМ) и модели обратного маятника с виртуальной высотой. При этом генерация шаблона ходьбы осуществляется путем решения задачи инверсной кинематики методом Левенберга-Марквардта для вычисления углов поворота в сочленениях робота. Для реализации полуавтоматического управления движением шагающего робота в виртуальном окружении задействован подход, основанный на технологии функциональных схем и виртуальных пультов управления. Апробация предложенных методов и подходов проводилась в программном комплексе виртуального окружения VirSim и показала их адекватность и эффективность для моделирования движения шагающего робота с сохранением его равновесия
двуногий шагающий робот, моделирование, шаблон ходьбы, устойчивость, точка нулевого момента, инверсная кинематика, виртуальный пульт, ПД-регулятор, система виртуального окружения
1. Юревич, Е.И. Основы робототехники: учеб. пособие, 4-е изд., перераб. и доп. // Е.И. Юревич. - СПб: БХВ-Петербург, 2017. - 304 с.
2. Geijtenbeek, T. Flexible Muscle-Based Locomotion for Bipedal Creatures / T. Geijtenbeek, M. van de Panne, A. Frank van der Stappen // ACM Transactions on Graphics 32. - 2013. - No. 6. doi:https://doi.org/10.1145/2508363.2508399.
3. Mombauri, K. Modeling, simulation and optimization of bipedal walking // K. Mombauri, K. Berns. - Springer. - 2013. - 298 p.
4. Kajita, S. Biped walking pattern generation based on spatially quantized dynamics / S. Kajita, M. Benallegue, R. Cisneros, T. Sakaguchi, S. Nakaoka, M. Morisawa, K. Kaneko, F. Kanehiro // IEEE-RAS 17th International Conference on Humanoid Robotics, Birmingham, UK. - 2017. - pp. 599-605. doi:https://doi.org/10.1109/HUMANOIDS.2017.8246933.
5. Westervelt, E. Feedback control of dy-namic bipedal robot locomotion, ser. Control and Automation // E. Westervelt, J. Grizzle, C. Chevallereau, J. Choi, B. Morris. - Boca Raton: CRC Press, June 2007. - 503 p.
6. Vukobratovic, M. Zeromoment point - thirty-five years of its life / M. Vukobratovic, B. Borovac // International Journal of Humanoid Robotics. - 2004. - No. 1. - pp. 157-173. doi:https://doi.org/10.1142/S0219843604000083.
7. Ha, T. An effective trajectory genera-tion method for bipedal walking / T. Ha, C.-H. Choi // Robotics and Autonomous Sys-tems. - 2007. - No. 55. - pp. 795-810. doi:https://doi.org/10.1016/j.robot.2007.06.001.
8. Михайлюк, М.В. Система виртуального окружения VirSim для имитационно-тренажерных комплексов подготовки космонавтов / М.В. Михайлюк, А.В. Мальцев, П.Ю. Тимохин, Е.В. Страшнов, Б.И. Крючков, В.М. Усов // Пилотируемые полеты в космос. - 2020. - Т. 37. - № 4. - С. 72-95. doi:https://doi.org/10.34131/MSF.20.4.72-95.
9. Страшнов, Е.В. Командный режим управления виртуальным двуногим шагающим роботом / Е.В. Страшнов, И.Н. Мироненко, Л.А. Финагин // Труды НИИСИ РАН. - 2020. - Т. 10. - № 4. - С. 33-39.
10. Sugihara, T. Solvability-unconcerned inverse kinematics based on Levenberg-Marquardt method with robust damping / T. Sugihara // 9th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, Paris, France. - 2009. - pp. 555-560. doi:https://doi.org/10.1109/ICHR.2009.5379515.
