Способ управления стабилизацией шагающего робота

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.

Изобретение относится к способу управления роботами (3, 4) с соответствующими рабочими пространствами, включающими по меньшей мере одну общую область, с обеспечением управления движениями роботов и предотвращения контакта между ними в их общей области. Рабочее пространство каждого робота моделируют с учетом присутствующих в нем объектов посредством определения одной или более областей контакта. Области контакта классифицируют на три категории: запрещенные области, в которых присутствие робота всегда запрещено, отслеживаемые области, в которых присутствие робота допустимо, при этом робот отправляет сигнал центральному блоку (7) управления при входе и выходе из отслеживаемой области, и смешанные области, меняющиеся между статусом отслеживаемой области и статусом запрещенной области. Предусмотрено отправление каждым роботом блоку (7) первого выходного сигнала, когда он собирается войти в смешанную область, и второго выходного сигнала для предупреждения входа/присутствия, когда он входит в смешанную область. Статус смешанных областей изменяется динамически для каждого робота во время его функционирования. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к решению для манипулирования физическими объектами с помощью манипулятора и захватного приспособления, а именно к способу и устройству для определения места для захвата объекта в рабочем пространстве робота. В соответствии с изобретением осуществляют получение по меньшей мере одного изображения, содержащего по меньшей мере один объект, анализ этого по меньшей мере одного изображения для определения по меньшей мере одного места для захвата объекта, выбор места захвата из упомянутого по меньшей мере одного места захвата на основе заранее заданного критерия и выдачу по меньшей мере одной команды захватному приспособлению для захвата объекта в выбранном месте захвата. Изобретение позволяет надежно захватывать объекты различных форм и размеров среди других мешающих объектов или препятствий. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании контурных систем управления многостепенными манипуляторами. Задачей заявляемого изобретения является создание устройства управления, которое обеспечит выполнение технологических операций на протяженных объектах с помощью типового манипулятора и дополнительной степени подвижности, перемещающей основание манипулятора вдоль протяженных объектов работ. Технический результат, полученный при реализации изобретения, заключается в формировании дополнительного сигнала управления дополнительной степенью подвижности, который обеспечивает перемещение основания манипулятора на большие расстояния с заданной ориентацией его схвата в процессе выполнения рабочих операций на протяженных объектах, значительно расширяя рабочую зону манипулятора. 2 ил.

Изобретение относится к способу калибровки роботов без использования внешнего измерительного оборудования. При осуществлении способа обеспечивают, по меньшей мере, два робота, каждый из которых содержит сочленения и/или звенья, соединяющие базовый фланец и инструментальный фланец, формируют замкнутую цепь из, по меньшей мере, двух роботов, причем соединяющиеся фланцы, по меньшей мере, двух роботов не имеют общей оси вращения, воздействуют на, по меньшей мере, одно звено или сочленение в цепи, обеспечивая тем самым воздействие на другие звенья или сочленения в цепи, и затем оценивают кинематические модели для каждого робота на основе информации датчиков, связанной с сочленениями каждого из, по меньшей мере, двух роботов. Изобретение позволяет одновременно калибровать несколько роботов без использования измерительного оборудования помимо самих роботов. Сравнивая модельное представление замкнутой цепи с многочисленными физическими наблюдениями, возможно уточнение параметров модели и тем самым проведение калибровки. 14 з.п. ф-лы, 22 ил., 2 табл.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для создания систем управления приводами манипуляторов. Технический результат заключается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение моментного воздействия, необходимого для обеспечения полной инвариантности его показателей качества к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки электропривода заданной степени подвижности робота. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах его работы. 2 ил.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании контурных систем управления многостепенными манипуляторами. Изобретение направлено на создание устройства управления, обеспечивающего выполнение технологических операций на протяженных объектах с помощью типового манипулятора и дополнительных степеней его подвижности, перемещающих основание манипулятора вдоль протяженных объектов работ в любом направлении. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в формировании дополнительных сигналов управления дополнительными степенями подвижности, которые обеспечивают перемещение основания манипулятора на большие расстояния с заданной ориентацией его схвата в процессе выполнения рабочих операций на протяженных объектах, значительно расширяя рабочую зону манипулятора. 2 ил.

Изобретение относится к способу позиционирования конструктивного элемента (В), в частности, при монтаже конструкции самолета посредством системы (1) позиционирования. Система (1) позиционирования содержит несколько позиционеров (2а, 2b, 2с), каждый из которых имеет по меньшей мере один манипулятор (М). Манипуляторы (М) захватывают конструктивный элемент (В) и синхронно манипулируют им, в то время как он совместно захвачен манипуляторами (М). Каждому манипулятору (М) присваивают базовую систему координат, определяют позицию и ориентацию конструктивного элемента (В) в исходном положении и в целевом положении. Определяют параметры опорного движения, относящиеся к системе координат, присвоенной конструктивному элементу (В), и описывают движение конструктивного элемента (В) из позиции и ориентации в исходном положении в позицию и ориентацию в целевом положении. Преобразовывают параметры опорного движения в соответствующую базовую систему координат и посредством манипуляторов (M) манипулируют конструктивным элементом (В) на основании соответствующих преобразованных параметров опорного движения. Изобретение обеспечивает увеличение точности и упрощение позиционирования конструктивных элементов, а также удержание их в требуемой форме. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

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.

Наверх