Способ управления стабилизацией шагающего робота


 


Владельцы патента RU 2507061:

Магомедов Мурад Нурмагомедович (RU)

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для автономного управления стабилизацией шагающего робота и экзоскелета в условиях естественной среды. Способ заключается в том, что разделяют управление расположением центра масс несущей механической системы и управление распределением центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы, определяют и корректируют положение центра масс для сохранения стабилизированного положения шагающего робота с применением тактильных датчиков без использования гироскопа. 1 ил.

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для автономного управления стабилизацией шагающего робота и экзоскелета в условиях естественной среды.

Известно создание робота Athlete с человекообразной искусственной скелетно-мышечной системой японским изобретателем Руяма Ниияма. Ноги робота содержат по семь наборов искусственных мускулов, приводимых в действие шестью пневматическими цилиндрами.

Каждый из этих искусственных мускулов имеет полный аналог в анатомии человеческого тела. Контактные датчики и тензорезисторы на ногах робота дают ему информацию о положении и состоянии его ног-пружин. К недостаткам относится не эффективная работа системы стабилизации в виде инерционных датчиков, установленных в верхней части корпуса робота, даже на ровной поверхности.

Источник информации: научная статья «A Biomechanical Approach for Open-loop Bipedal Running with a Musculoskeletal Athlete Robot», Руяма Ниияма, журнал "Cutting Edge of Robotics in Japan".

Известно создание робота BigDog американской компанией Boston Dinamics, имеющего четыре несущие конечности исполнительной механической системы. Робот BigDog способен перемещаться по пересеченной местности с грузом весом 50 килограммов.

Система стабилизации состоит из гироскопа, акселерометров и датчиков положения конечностей. Способ управления стабилизацией заключается в симметричном расположении стоп и их коррекции при нежелательном повышении скорости перемещения корпуса с учетом значений гироскопа. Недостатком является необходимость определения массы груза для равномерного его распределения по корпусу для равномерного распределения нагрузки по всем несущим конечностям.

Источник информации: научная статья «BigDog, the Rough-Terrain Quaduped Robot», компания Boston Dinamics, США, 08.04.2008 г.

Задачей изобретения является определение и коррекция положения центра масс для сохранения стабилизированного положения шагающего робота.

Это достигается тем, что разделяют управление расположением центра масс несущей механической системы и управление распределением центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы, определяют и корректируют центры масс при помощи тактильных датчиков, расположенных по периметру тактильных платформ.

На чертеже показана схема шагающего робота, содержащего несущую механическую систему 1, опирающуюся на тактильную платформу 2 при помощи шарнирного соединения 3. Тактильная платформа снабжена тактильными датчиками 4 по периметру. Положение несущей механической системы относительно тактильной платформы корректируется приводами 5. Тактильная платформа расположена на нижней части исполнительной механической части 6. Стопы нижних конечностей исполнительной механической части опираются на тактильные платформы 7, снабженные тактильными датчиками 8 по периметру. Положение нижних конечностей исполнительной механической части корректируется приводами 9. Управление роботом осуществляется блоком центрального программного управления 10, который направляет команды в блок управления стабилизацией несущей механической системы 11 и в блок управления стабилизацией исполнительной механической системы 12. Управление стабилизацией шагающего робота работает следующим образом. Блок управления стабилизацией несущей механической системы 11 и блок управления стабилизацией исполнительной механической системы 12 работают независимо, согласование их действий осуществляется блоком центрального программного управления 10.

Управление расположением центра масс несущей механической системы 11 начинается с ее настройки. Для этого устанавливаем под контролем измерительных устройств несущую механическую систему 11 в вертикальное положение. Полученные результаты с датчиков 4 тактильной платформы 2 вносятся в программу блока управления стабилизацией несущей механической системы 11, как постоянные значения F. При этом точка опоры шарнирного соединения 3 совпадает с центром масс несущей механической системы 12. При манипуляциях грузом верхними конечностями исполнительной механической системы или прикреплении груза к корпусу центр масс несущей механической системы смещается в сторону расположения груза. Значения датчиков 4 тактильной платформы 2, в направлении которых сместился центр масс несущей механической системы 11, уменьшаются. Корректируют положение несущей механической системы 11 относительно тактильной платформы 2 в направлении, противоположном направлению смещения центра масс несущей механической системы 11, до получения значений датчиков 4, равных постоянным значениям F. Таким образом, центр масс несущей механической системы 11 совпадет с точкой опоры шарнирного соединения 3.

Управление распределением центра масс по нижним конечностям исполнительной механической системы заключается в определении суммы значений V тактильных датчиков 8 тактильных платформ 7 стоп нижних конечностей. Данный результат делится на количество нижних конечностей, тем самым определяется значение L, которое должно быть распределено равномерно на обе конечности. Для равномерного распределения нагрузки по поверхности стоп значение L делится на количество тактильных датчиков 8 и производится коррекция приводами 9. Таким образом, центр масс по нижним конечностям исполнительной механической системы совпадет точкой опоры шарнирного соединения 3 несущей механической системы 1. Для выполнения шага роботу необходимо освободить от нагрузки одну ногу, для чего сумму значений V делят только на количество датчиков 8 одной стопы, производится коррекция приводами 9.

Способ управления стабилизацией шагающего робота, включающий осуществление настройки несущей механической системы робота и корректировку ее положения при смещении центра масс, отличающийся тем, что при настройке несущей механической системы ее устанавливают в вертикальное положение, и точка опоры шарнирного соединения, при помощи которого несущая механическая система опирается на тактильную платформу с расположенными по ее периметру тактильными датчиками, совпадает с центром масс несущей механической системы, осуществляют раздельное управление положением центра масс несущей механической системы робота и распределением центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы робота при согласовании их действий блоком центрального программного управления, при этом при смещении центра масс несущей механической системы корректируют ее положение относительно тактильной платформы, на которую она опирается, в направлении, противоположном направлению смещения до совпадения центра масс несущей механической системы с точкой опоры шарнирного соединения, а управление распределением центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы осуществляют равномерным распределением веса робота по поверхностям стоп несущих конечностей, опирающихся на тактильные платформы с расположенными по их периметру тактильными датчиками, до совпадения центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы с точкой опоры шарнирного соединения несущей механической системы, при этом для выполнения шага вес робота распределяют по несущим конечностям, не используемым для выполнения шага.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу управления окрасочным роботом и характеризуется следующими этапами: задание траектории робота с помощью нескольких точек траектории, которые должны быть пройдены базовой точкой робота, причем отдельные точки траектории определены соответствующими пространственными координатами, преобразование пространственных координат отдельных точек траектории согласно инверсной кинематике робота в соответствующие координаты осей, которые отображают положение отдельных осей робота в соответствующих точках траектории, настройка привязанных к осям регуляторов (2) для отдельных осей робота в соответствии с преобразованными координатами осей, настройка привязанных к осям приводных двигателей (1) отдельных осей с помощью соответствующих регуляторов (2), при этом предусмотрено вычисление поправок для отдельных точек траектории в соответствии с динамической моделью (5) робота, причем поправки учитывают упругость и/или трение, и/или инерционность робота, вычисление скорректированных координат осей для отдельных точек траектории по нескорректированным координатам осей отдельных точек траектории и по поправкам траектории и настройка привязанных к осям регуляторов (2) со скорректированными координатами осей.

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводам манипуляторов. .

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводам манипуляторов. .

Изобретение относится к рабочей станции и способу управления такой станцией. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления стрелой и/или грузозахватным органом грузоподъемных кранов, кранов-манипуляторов, бетононасосов и других строительных машин с шарнирно-сочлененной, телескопируемой или решетчатой стрелой.

Изобретение относится к манипуляционной системе согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, применению манипуляционной системы согласно п.15 формулы изобретения, а также к системе металлообрабатывающих станков согласно ограничительной части п.16 формулы изобретения.

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству управления строительной машиной со стрелой. .

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для управления роботом со сложной кинематической схемой. .

Изобретение относится к робототехнике, в частности к средствам управления приводами роботов и манипуляторов. .

Изобретения относятся к полностью автоматизированному способу выполнения технологической операции на конструкции, компьютерному устройству и к роботизированной установке. Способ выполнения технологической операции на конструкции, имеющей ограниченное пространство и определенное место, идентифицируемое изнутри и извне ограниченного пространства, характеризующийся тем, что перемещают первый рабочий орган посредством первой роботизированной системы внутри ограниченного пространства таким образом, чтобы первый рабочий орган расположился над указанным местом, и генерируют первый вектор, соответствующий указанному месту, перемещают второй рабочий орган посредством второй роботизированной системы снаружи ограниченного пространства таким образом, чтобы второй рабочий орган расположился над указанным местом, и генерируют второй вектор, соответствующий указанному месту, используют первый и второй векторы для перемещения первого и второго рабочих органов к новому месту таким образом, чтобы первый и второй рабочие органы оказались в рабочих положениях напротив друг друга, посредством первого и второго рабочих органов выполняют технологическую операцию в указанном новом месте. Компьютерное устройство для управления роботизированной системой содержит машинную память, в которую в виде кода заложены данные по управлению первой и второй роботизированными системами. Роботизированная установка включает в себя первую и вторую роботизированные системы и контроллер робота, выполненный с возможностью приведения в действие первой и второй роботизированных систем. Достигается упрощение и повышение качества изготовления конструкции. 3 н.п. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к способу обучения робота и способу управления обученным роботом, обеспечивающим удобное и легкое использование робота. Для обучения робота помещают его в заданное положение Р0 в области рабочего места относительно объектов в окружении робота. Используют часть или точку Р манипулятора робота, например точку, к которой прикреплен инструмент при использовании робота, для определения одного или нескольких геометрических признаков относительно указанных объектов в окружении робота. Устанавливают связь между указанными геометрическими признаками и первыми координатами связанной с роботом системы координат. Причем робот выполнен с возможностью выполнения, в случае поступления соответствующей команды, перемещения заданных частей робота относительно указанного окружения посредством ссылки на указанные один или несколько геометрических признаков. Геометрические признаки могут быть сохранены в запоминающем устройстве и использованы впоследствии также и при других настройках, отличающихся от конкретных настроек, при которых производилось обучение. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу и системе для распознавания физических объектов (103-105). В способе объект (105) захватывают захватным устройством (112), прикрепленным к роботизированной руке (116). Используя датчик изображения, получают множество исходных изображений области, содержащей объект (105), в то время как объект (105) перемещается роботизированной рукой (116). На захватном устройстве (112) установлена камера (114) с возможностью перемещения вдоль него или способная иначе контролировать перемещение захватного устройства (112). Движущиеся элементы изображения извлекают из множества исходных изображений, вычисляя на основе исходных изображений изображение расхождения и формируя из изображения расхождения фильтрующее изображение. Результирующее изображение получают с использованием фильтрующего изображения в качестве битовой маски. Результирующее изображение используют для классификации объекта (105). Изобретение обеспечивает улучшение качества выбора объектов из рабочего пространства робота, уменьшение количества перемещений роботизированной руки и, таким образом, уменьшение потребления энергии роботизированной рукой. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх