Implementace řídicích členů pro mobilní kráčivý robot

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a implementací řídicích členů pro čtyřnohý kráčivý robot. Výhodou těchto elementárních členů je jejich vyjádření ve formě nezávislé na kinematice a geometrii robotu, což umožňuje jejich použití i pro jiné typy robotů a různé úlohy. V práci je navržen řídicí člen kontaktu, který minimalizuje zbytkové síly a momenty v těžišti robotu a tím je splněno kritérium trojúhelníkové statické stability. Dále se práce zabývá řídicím členem držení těla, který maximalizuje míru postoje těla s cílem optimalizace polohy těla robotu. Nohy robotu jsou po této optimalizaci vzdáleny od svých mezních poloh a tedy mají větší pracovní prostor pro další pohyb robotu. Implementace vybraného řešení pro každý řídicí člen je provedena na matematickém modelu robotu vytvořeného v programu MATLAB. Řídicí členy jsou sestaveny do tzv. báze řízení, s níž lze řešit obecné úlohy řízení robotu simultánní kombinací obsažených řídicích členů. Pro simultánní spouštění dvou řídicích členů byl vytvořen algoritmus, jehož činnost byla dále vysvětlena na vývojových diagramech.

This diploma thesis deals with design and implementation of the controllers of a mobile walking robot. The advantage of these controllers are their kinematics and geometrics independent representation, which allow to use them for different robot types and tasks. In this thesis the contact controller is designed, which minimizes residual forces and torques at the robot's center of gravity, and thereby stabilize robot's body. Next the thesis deals with a posture controller, which maximizes a heuristic posture measure to optimize posture of robot body. Because of this optimization, legs are moved away from their limits and therefore they have more working space for next move. Implementation of the chosen solution is made on the robot's MATLAB mathematical model. Controllers are composed into a control basis, that allows to solve general control tasks by simultaneous combination of contained controllers. The algorithm was created for that simultaneous activation and its operation was explained on flow charts.