Passzív lépegető robotok dinamikai modellezési lehetőségei
A passzív lépegető robotok dinamikai modellezése a járás általános alapelveinek megértésében kulcsfontosságú szerepet játszik. A passzív kifejezés abból ered, hogy ezek a modellek aktív irányítás és energiafelhasználás nélkül képesek járni. Mivel nem használunk aktuátorokat a mozgatáshoz, ezért a járás közbeni energiaveszteséget, mint a súrlódás és a láb ütközése a talajjal, a potenciális energiából fedezzük, vagyis a modell egy enyhe lejtőn sétál lefelé. A járás tanulmányozásának ezen megközelítését elfogadta mind a robotika közösség, akik az emberekhez hasonló mozgású robotokat terveznek, mind a biomechanika közösség, akik célja a járás pontosabb megértése.
McGeer, aki a passzív járás ötletét felvetette egy térd nélküli modellt vizsgált [1], mellyel szakdolgozatomban [2] is foglalkoztam. Szakdolgozatomban numerikus számításokkal igazoltam a szakirodalomban található térd nélküli modellekre [3] vonatkozó eredményeket, valamint egy működő kísérleti eszközt is építettem.
Az ilyen dinamikai modellek szimulációja folytonos és diszkrét részből áll. A diszkrét dinamikai számításra akkor van szükség, amikor a lábak ütköznek a talajjal. Ezt a szakirodalomban a perdületmegmaradás segítségével írják le, és a szakdolgozatomban található számításokhoz én is ezt a megközelítést alkalmaztam. A diszkrét dinamika leírása azonban a [4] irodalom szerint is lehetséges. A talaj-láb érintkezést kényszerekkel kezeljük, és a diszkrét dinamikát a kényszereknek megfelelő projekcióval számítjuk. Jelen dolgozat egyik célja, hogy a két különböző módszert összehasonlítsa alkalmazhatósági és algoritmizálhatósági szempontból.
Dolgozatom másik célja, hogy bonyolultabb, térddel rendelkező modelleket is vizsgáljak, mint például a [5] irodalomban vizsgált modell, közelebb kerülve ezzel az emberi mozgás modellezéséhez.
Irodalom:
1. T. McGeer: Passive dynamic walking, Int. J. Robot. Res. 9(2), 1990, pp 62-82.
2. B. Ihász: Passzív lépegető robotok dinamikája, BSc thesis, Budapest University of Technology and Economics, 2012.
3. M. Garcia, A. Chatterjee, A. Ruina, M. Coleman: The Simplest Walking Model: Stability, Com-plexity, and Scaling, Journal of Biomechanical Engineering, ASME, 1998..
4. J. Kövecses, L.L. Kovács: Foot impact in different modes of running: mechanisms and energy transfer. Procedia IUTAM, vol. 2 (2011 Symposium on Human Body Dynamics), 2011, pp 101-108.
5. V.F.H. Chen: Passive Dynamic Walking with Knees: A Point Foot Model, Master’s thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2007
szerző
-
Ihász Barna
mechatronikai mérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Zelei Ambrus
Tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék
