Model-based identification and control of a one-legged hopping robot
Tek-bacaklı zıplayan robot üzerinde model tabanlı tanımlama ve kontrol
- Tez No: 486723
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER MORGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ters sarkaç, Inverted pendulum
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yay-kütle modelleri bacaklı hareket sistemlerini incelemek ve kontrol etmek için sıkça kullanılan bir gereçtir. Alternatifleri arasında, yaylı ters sarkaç (YTS) modelinin canlı hareketlerini oldukça doğru bir şekilde açıkladığı görülmektedir. Geniş kullanım alanına rağmen, YTS modeli integrali alınamayan, bu nedenle analitik olarak çözülemeyen, hareket denklemlerine sahiptir. Neyse ki, birçok farklı YTS modeli için geliştirilmiş yakınsamalı analitik çözümler literatürde mevcuttur. Ancak bu yakınsamaların kullanışlılığı, birkaç örnek dışında, genelde benzetim ortamlarında test edilmektedir. Bu tez çalışmasında yakın bir zamanda geliştirilen, sistemde gerçekleşen enerji kaybını kalça torku ile telafi eden, torklu sönümlemeli yaylı ters sarkaç modelinin (TSYTS) kapsamı genişletilmiştir. TS-YTS modelinin yakınsamalı analitik çözümünün kestirimci performans analizi bu çalışma için geliştirilen tek bacaklı zıplayan robot üzerinde sistematik deneylerle değerlendirilmiştir. Bu robotun elektronik alt-yapısı TS-YTS modeline uygun olacak şekilde işlem hızını artırmak için gerçek zamanlı bir işletim sistemi üzerine kurulmuştur. Kestirimci performans analizinin sonuçlarını ve buradan çıkan sistem parametrelerini kullanarak, robot üzerinde kararlı koşu davranışını gözlemleyebilmek için model-tabanlı bir kontrolcü tasarlanmış¸ ve uygulanmıştır. Bunlara ek olarak, geliştirilen robotun yere basma fazı boyunca gözlemlenen yer tepki kuvveti incelenerek TS-TYS modeli, insan koşma hareketi ve geleneksel YTS modelleri ile karşılaştırılmıs¸ ve tork kullanan YTS modellerinin bu doğal hareketi daha iyi tahmin edip edemediği test edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Spring-mass models are well established tools for the analysis and control of legged locomotion. Among the alternatives, spring-loaded inverted pendulum (SLIP) model has shown to be a very accurate descriptor of animal locomotion. Despite its wide use, the SLIP model includes non-integrable stance dynamics that prevent analytical solutions for its equations of motion. Fortunately, there are approximate analytical solutions for different SLIP variants. However, the practicality of such approximations are mostly tested on simulation studies with a few notable exceptions. This thesis extends upon a recent approximation to a hip torque actuated dissipative SLIP (TD-SLIP) model that uses torque actuation to compensate for energy losses. Systematic experiments for careful assessment of the predictive performance of the approximate analytical solution is presented on a well-instrumented one-legged hopping robot which is revised to enhance compatibility and accuracy of the system. Electronic structure of the robot is modified according to TD-SLIP model such that robot uses a real-time operating system to increase processing speed. Using the parameters and results generated by the predictive performance of the approximate analytical solution, a model-based controller is designed and implemented on the robot platform to generate a stable closed-loop running behaviour on the one legged hoping robot platform. In addition, ground reaction forces during the stance phase on the experimental platform is investigated and compared with the human running and the traditional SLIP model data to understand if torque-actuated models approximate natural locomotion better than traditional model.
Benzer Tezler
- Analysis and control of periodic gaits in legged robots
Bacaklı robotlar için periyodik yürüme davranışlarının analizi ve kontrolü
HASAN HAMZAÇEBİ
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER MORGÜL
- Adaptive control of a one-legged hopping robot through dynamically embedded spring loaded inverted pendulum template
Tek bacaklı zıplayan bir robotun dinamik olarak gömülmüş yaylı ters sarkaç şablonu ile adaptif kontrolü
İSMAİL UYANIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. ÖMER MORGÜL
YRD. DOÇ. DR. ULUÇ SARANLI
- Stochastic analysis and adaptive control studies in legged systems
Bacaklı sistemlerde stokastik analiz ve adaptif kontrol çalışmaları
GÜNER DİLŞAD ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI
PROF. DR. ULUÇ SARANLI
- İnsansız sualtı aracının matematiksel modelinin durum ölçümlerine dayalı olarak tanılanması ve hata toleranslı kontrol
Identification of the mathematical model of an unmanned underwater vehicle based on state measurements and fault tolerant control
EMRE ÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN