Савин Сергей Игоревич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории мехатроники, управления и прототипирования
ул.Университетская 1, г. Иннополис 420500
Sergey I. Savin, Cand. of Sci. (Engineering), Higher Senior Officer, Laboratory of Mechatronics, Management and Prototyping
Universitetskaya str. 1, Innopolis 420500
Ворочаева Людмила Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Lyudmila Yu. Vorochaeva, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Mechanics, Mechatronics and Robotics
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Мальчиков Андрей Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Аndrey V. Malchikov, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Mechanics, Mechatronics and Robotics
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Салихзянов Алек Марселевич , студент
ул.Университетская 1, г. Иннополис 420500
Аlek М. Salikhzyanov, Student
Universitetskaya str. 1, Innopolis 420500
Заляев Эдуард Маратович, студент
ул.Университетская 1, г. Иннополис 420500
Eduard М. Zalyaev, Student
Universitetskaya str. 1, Innopolis 420500
Цель исследования. Данная работа посвящена проблеме использования предикторов реакций в системе управления двуногими шагающими роботами. Главным преимуществом использования предикторов является возможность исключения неизвестных сил реакций из уравнений динамики и, следовательно, из постановок задач управления роботом, основанных на модели. Также обсуждается дополнительное преимущество предикторной постановки задач управления, а именно возможность ее использования для прогнозирования изменений режимов контактного взаимодействия, таких как проскальзывание или отрыв от опорной поверхности.
Методы. В работе используются следующие методы: метод динамики многомассовых систем необходим для разработки математической модели поведения шагающего робота и описания его контактного взаимодействия с опорной поверхностью, метод нейронных сетей используется для разработки предиктора, позволяющего предсказывать значения реакций между стопой робота и поверхностью.
Результаты. В статье показано, что имеет место связь между частотами гармонических составляющих движений робота (отношением р этих частот в эксперименте и обучающей выборке) и качеством работы предиктора реакций опорной поверхности. Это указывает на важность использования репрезентативного спектра частот движений шагающих роботов при формировании обучающей выборки и на плохую обобщаемость предиктора по отношению к частоте движений.
Заключение. В статье изучен вопрос использования предиктора реакций для выявления возможности изменения режима контактного взаимодействия, основанный на измерении расхождений между локаль-ными линеаризациями для различных дискретных шагов. Полученные в данной работе результаты найдут применение при разработке системы управления движением двуногого шагающего робота, позволяющей устройству адаптироваться к параметрам опорной поверхности, по которой происходит движение.
Purpose of research. The present paper conserns the problem of using reaction predictors in the control system of bipedal walking robots. The main advantage of using predictors is the ability to exclude unknown reaction forces from the dynamics equations and, consequently, from the robot control problem statements based on the model. An additional advantage of predictor setting of control tasks is also discussed in the paper, namely the possibility of its use to predict changes in contact interaction modes, such as slipping motion or foot lifting from the supporting surface.
Methods. The following methods are used in the research: the method of dynamics of multi-mass systems is necessary for developing a mathematical model of the behavior of a walking robot and describing its contact interaction with the support surface, the method of neural networks is used to develop a predictor that allows one to forecast the values of reactions between the robot’s foot and the surface.
Results. The paper shows that there is a connection between the frequencies of the harmonic components of robot movements (the ratio p of these frequencies in the experiment and the training sample) and the quality of reactions predictor operation of the support surface. This indicates the importance of applying a representative spectrum of walking robot movement frequencies in forming a training sample, and the poor generalizability of the predictor in relation to movement frequency.
Conclusion. The paper has considered the use of a reaction predictor to identify the possibility of changing the mode of contact interaction, based on the measurement of discrepancies between local linearizations for various discrete steps. The results obtained in this work will be used in the development of a motion control system for a bipedal walking robot, which allows the device to adapt to the parameters of the support surface on which the movement occurs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.