Всенаправленный колесный человекоподобный робот, основанный на контроллере положения и скорости с линейным прогнозированием - заявка 2016144026 на патент на изобретение в РФ

1. Человекоподобный робот (100) с телом (190), соединенным с всенаправленным мобильным наземным основанием (140), и снабженный:
- датчиком положения тела и датчиком положения основания для обеспечения замеров,
- исполнительными механизмами (212), содержащими двигатели сочленений и по меньшей мере 3 колеса (141), расположенные во всенаправленном мобильном основании, с по меньшей мере 1 всенаправленным колесом,
- средствами (211) извлечения для преобразования замеров в наблюдаемые данные,
- контроллером для вычисления команд положения, скорости и ускорения из наблюдаемых данных с использованием модели робота и предупорядоченных ориентиров положения и скорости,
- средством для преобразования команд в инструкции для исполнительных механизмов,
отличающийся тем, что модель робота является моделью с двумя сосредоточенными массами, и тем, что команды основаны на законе линейного моделируемого прогнозируемого управления с временем, дискретизируемым согласно периоду времени дискретизации и количеству прогнозируемых отсчетов, выраженного в виде квадратичного оптимизирующего выражения с:
- взвешенной суммой:
- целевой функции положения основания,
- целевой функции скорости основания,
- целевой функции, связанной с расстоянием между CoP и центром основания, причем CoP является барицентром контактных сил между роботом и землей,
с предварительно заданными весами и,
- множеством предварительно заданных линейных ограничений, которыми являются:
- максимальная скорость и ускорение мобильного основания,
- CoP-предел.
2. Человекоподобный робот по п. 1, отличающийся тем, что взвешенную численную целевую функцию устойчивости прибавляют к взвешенной сумме целевых функций.
3. Человекоподобный робот по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что множество предварительно заданных линейных ограничений содержит кинематические пределы тела.
4. Способ управления человекоподобным роботом с телом (190), соединенным с всенаправленным мобильным наземным основанием (140), и исполнительными механизмами (212), содержащими по меньшей мере 3 колеса (141), расположенные во всенаправленном мобильном основании, с по меньшей мере 1 всенаправленным колесом, содержащий следующие этапы, реализуемые согласно схеме с замкнутым контуром:
- извлечение замера положения тела и замера положения основания,
- преобразование этих замеров положений в наблюдаемые замеры положений,
- вычисление команд скорости тела и скорости основания с использованием закона управления, основанного на законе линейного моделируемого прогнозируемого управления с временем, дискретизируемым согласно периоду времени дискретизации и количеству прогнозируемых отсчетов, выраженного в виде квадратичного оптимизирующего выражения с взвешенной суммой:
- целевой функции положения основания,
- целевой функции скорости основания,
- целевой функции, связанной с расстоянием между CoP и центром мобильного основания, причем CoP является барицентром контактных сил между роботом и землей,
с предварительно заданными весами и множеством линейных ограничений, которыми являются:
- максимальная скорость и ускорение мобильного основания,
- CoP-предел,
- преобразование этих команд в инструкции для исполнительных механизмов робота.
5. Способ по предшествующему пункту, отличающийся тем, что множество предварительно заданных линейных ограничений содержит кинематические пределы тела.
6. Способ по любому из пп. 4 и 5, отличающийся тем, что взвешенную численную целевую функцию устойчивости прибавляют к взвешенной сумме целевых функций.
7. Компьютерная программа, содержащая компьютерный код, подходящий для исполнения способа по любому из пп. 4-6 при выполнении на компьютере.
Наверх