Zastosowanie ograniczeń wirtualnych do sterowania robotami z minimalnym deficytem napędów

• Autorzy: Gruszka J.

Warianty tytułu

EN

An application of virtual holonomic (geometric) constraints to control of underactuated robots

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono sposób sterowania robotami holonomicznymi z minimalnym deficytem napędów przy wykorzystaniu ograniczeń wirtualnych. Zdefiniowano równanie dynamiki zerowej obiektu oraz zaprezentowano sterowanie optymalne wymuszające pożądane ruchy periodyczne układu. Wyniki symulacji komputerowej sterownika pokazano na przykładzie odwróconego trójwahadła. Koncepcja ograniczeń wirtualnych może być wykorzystana do sterowania robotami o pożądanych zachowaniach cyklicznych, w szczególności (dwunożnymi) robotami kroczącymi.

EN

In this paper a virtual holonomic constraints paradigm was used to control minimally underactuated holonomic robots. Virtual constraints force a robot to exhibit a desirable, periodic behavior. Virtual constraints coupled with the original robot's dynamics allow to define a zero dynamics equation. Then, after using input-output decoupling simpler tyhan original equations of dynamics were obtaied. Finally, the optimal control law was designed based on a linearization of the transformed equations. The approach was illustrated on the model of the inverted 3-pendulum. Possible extensions of this approach were also enumerated.

Słowa kluczowe

PL

robotyka; roboty holonomiczne; sterowanie robotem; minimalny deficyt napędów

EN

robotics; holonomic robots; control of robot

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2010
• Tom: z. 175, t. 2
• Strony: 447--456
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gruszka J.

• Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechniki Wrocławskiej, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław,

Bibliografia

• [1] K. Tchoń, A. Mazur, I. Dulęba, R. Hossa, R. Muszyński: Manipulatory i roboty mobilne. Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa 2000.
• [2] J. Nestruev: Smooth Manifolds and Observables, Springer, Berlin 2002.
• [3] C. Chevallereau, E. R. Westervelt, J. W. Grizzle: Asymptotically Stable Running for a Five-Link, Four-Actuator, Planar Bipedal Robot. Int. Journal of Robotics Research, vol. 24(6), 2005, ss. 431-464.
• [4] A. Shiriaev, J. W. Perram, C. Canudas-de-Wit: Constructive Tool for Orbital Stabilization of Underactuated Nonlinear Systems: Virtual Constraints Approach. IEEE Trans. on Automatic Control, 50(8): 1164-1176, 2005.
• [5] A. Shiriaev, A. Robertsson, J. Perram, A. Sandberg: Periodic motion planning for virtually constrained Euler-Lagrange systems. Science Direct, Systems & Control Letters 55 (2006), ss. 900-907.
• [6] L. Freidovich, A. Shiriaev, U. Mettin, P. La Hera, A. Sandberg: Achievable Balancing Motions for a Humanoid Robot. Proc. European Control Conference, Kos, Greece, WeC02.4, 2007.
• [7] H. Mena, P. Benner: Numerical Solution of Differential Riccati Equations Arising in Optimal Control for Parabolic PDEs. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, 2007.
• [8] J. Gruszka: Modele i algorytmy sterowania chodu dynamicznego, Praca magisterska, Politechnika Wrocławska, Wrocław, 2009.