DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2023-09-04-294-303

УДК 621.865.8

Борина А.П.
Управление статически неустойчивым шагающим аппаратом при ограниченном трении в опоре
Нетривиальная проблема в двуногой ходьбе шагающего робота — это сохранение устойчивости при внешних воздействиях без потери скорости движения. В работе предложен динамический алгоритм управления двуногим роботом с иерархической структурой. Нижний уровень управления организован по принципу следящих приводов и обеспечивает желаемое положение корпуса по всем возможным координатам. Решение задачи стабилизации движения осуществляется на верхнем уровне. В цепи обратной связи рассматривается идеальный механизм, описываемый уравнениями плоского перевернутого математического маятника, синхронизированными между собой по моменту времени окончания шага. Особое внимание уделено исследованию взаимодействия стопы статически неустойчивого шагающего аппарата с опорной поверхностью для определения условий отсутствия проскальзывания. Предложенный подход управления позволяет контролировать значения углов поворота ног относительно корпуса, углов ориентации корпуса в пространстве, длин ног, движущих моментов, сил и мгновенных мощностей в приводах, их максимальные значения при различных режимах ходьбы без потери в скорости. Критически оценивая результаты и перспективы проведенных исследований, можно сделать вывод об их полезности в развитии сотрудничества искусственного интеллекта с человеком, о возможных применениях в повседневной жизни, сложной среде и промышленности.
Ключевые слова: шагающие аппараты, уравнения движения, перевернутый маятник, динамическая устойчивость, контактное взаимодействие, отсутствие проскальзывания.

Borina A.P.
Control of dynamic biped walking machine with limited friction in foot
A non-trivial problem in the biped walking is the preservation of stability under external influences without slowing down velocity. A dynamic walking control algorithm with a hierarchical structure is proposed in the article. The lower control level is organized according to the principle of tracking drives and ensures the position of the robot`s body using all given possible coordinates. The problem of traffic stabilization is solved at the upper level. An ideal mechanism — a flat inverted mathematical pendulum is considered in the feedback circuit. Its equations are synchronized by the moment of the step ending. Particular attention is paid to the interaction of the robot foot with the support surface to determine the conditions for the absence of slippage. Proposed control approach makes it possible to control the current position of the robot`s structure in the space in different walking modes without slowing down velocity. Critically assessing the results and prospects of the research, we can conclude about their use-fulness in the development of artificial intelligence cooperation with humans, about possible applications in everyday life, a specific environment and industry. The proposed approach may be applicable to the control of the walking mechanisms of similar mobile robots.
Key words: walking machine, equations of motion, inverted pendulum, dynamic stability, contact, slippage.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.