Энергетические затраты при ходьбе антропоморфных роботов

• Автор: Сирегар Хоутман Пардомуан
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Энергетические затраты при перемещении звена шагающего аппарата с помощью электропривода
1.1. Постановка задачи. Уравнения движения маятника, управляемого двигателем постоянного тока
1.2. Алгоритм расчета энергетических затрат при перемещении маятника
1.3. Результаты численного исследования энергетических затрат при движении электромеханической системы
1.4. Оптимальные по энергии законы управления маятником в линеаризованной задаче
1.5. Влияние возмущений на движение электромеханической системы
1.6. Интерполяционный полином Лагранжа четвертого порядка... .43 Глава 2 Исследование энергетических затрат многозвенного
шагающего аппарата
2.1. Постановка задачи. Вывод уравнения движения пятизвенного шагающего аппарата при помощи общих теорем
2.2. Вывод уравнения движения шагающего аппарата с электроприводом при помощи уравнений Лагранжа-Максвелла
2.3. Метод наискорейшего градиентного спуска
2.4. Результаты расчета энергетических затрат при движении многозвенного шагающего аппарата
2.5. Сравнение оптимальных траекторий со свободным движением шагающего аппарата

2.6. О решении краевых задач для линейных систем
2.7. Метод Ньютона-Рафсона
2.8. Результаты численных решений со свободным движением
шагающего аппарата
2.8.1. Линеаризованная задача
2.8.2. Нелинейная система
Глава 3. Задача о колебаниях корпуса двуногого шагающего
аппарата на равномерно вращающейся ноге
3.1. Постановка задачи. Уравнения движения корпуса шагающего
аппарата
3.2. Решение краевой задачи в линейном случае
3.3. Метод малого параметра
3.4. Алгоритм решения задачи о колебаниях корпуса двуногого
шагающего аппарата
Заключение
Литература
Введение
А.Общая характеристика проблемы. Проблемы разработки шагающих роботов в настоящее время являются весьма актуальными, их решение требует использования многих достижений научно-технического прогресса. Возможные области применения антропоморфных роботов весьма широки и постоянно увеличиваются. Это и роботы для выполнения операций в опасных для человека ситуациях (борьба с терроризмом, разминирование, пожаротушение и т.д.), и роботы для ведения домашнего хозяйства (уоорка помещений, роботы-няни). Появляются многочисленные запросы индустрии развлечений (информационные роботы, различные игрушки, роботы—экскурсоводы в музеях, спарринг - партнеры для спортсменов). Медицинские приложения привели к появлению роботов-экзоскелетонов, которые предназначены для восстановления двигательных функций ног больного человека (медицинские роботы-экзоскелетоны) или для технического усиления мощности нижних конечностей здорового человека (роботы-усилители). Очень важными считаются военные применения антропоморфных роботов. Интенсивно решается задача создания гуманоидных ро-ботов-футболистов, в ходе выполнения которой к 2050 году планируется создание команды роботов, способной обыграть лучшую футбольную команду планеты.
Создание шагающего аппарата - сложная задача механики и теории управления. Она требует решения многих взаимосвязанных проблем, ких как создание автономных источников питания, двигателей, различных датчиков, включая системы технического зрения и т.д.
К числу весьма сложных проблем в создании шагающих аппдаакззв следует отнести алгоритмические проблемы, так как антропоморфны* шагающие аппараты представляют собой мехатронные объекты с болших'*

0 -1. 0
0 0 Х2
0 0 0 -X
Обозначим через 8* вектор, представляющий собой к-й столбец матрицы 8,тогда
А»] = Х,^, А82
А»з = Х283, Ав4 = -Х,
Явное выражение для векторов приведено в следующих формулах
-1 -а
1 ю* 1 ^ кЪх X,
-1 а
кЪг кЪ
-1 -Х2 -п
кд з х
-1 Х2 а
кЬ, кд
Здесь 61 = А12-Х1р22-П2, 62 = ?ц2+ Х,р22-а
53 = ^-^2Р22-П
54 = + Х,2Р22 - О2. Явный вид компонент матрицы 8 1 здесь не приводится
из-за их громоздкости.
Если разложение (1.36) для матрицы А построено, то явный вид фундаментальной системы решений уравнений (1.33) определяется формулой
Г = 8.ехр(Лт).
(1.37)