بازیابی تعادل یک ربات چهارپا با تنظیم بهینه نیرو های قیدی و شتاب های بدنه

حفظ و بازیابی تعادل در هنگام اعمال نیروهای خارجی یک موضوع بسیار مهم برای ربات های چهارپا می باشد. اهمیت این موضوع به این دلیل است که ربات های چهارپا باید در محیط های ناهموار حرکت کرده و این نیروها جزء لاینفک این سطوح می باشند. بنابراین در این مقاله به بررسی بازیابی تعادل یک ربات چهارپا پس از اعمال یک نیروی خارجی بر آن پرداخته می شود. بدین منظور، ابتدا مدل دینامیکی کامل یک ربات چهارپا استخراج شده و سپس یک روش حذف قیود برای به دست آوردن معادلات بدون قیود ارائه می شود. با بهره گیری از مبانی عملکردی کنترل تناسبی-مشتقی، شتاب های مطلوب جهت حفظ و بازیابی تعادل محاسبه می شوند. از آنجا که این شتاب ها ممکن است سبب لغزش پاهای ربات و همچنین از بین رفتن پایداری ربات گردند، یک مسئله بهینه سازی برای محاسبه همزمان نیروهای قیدی کف پا و شتاب های بدنه ارائه خواهد شد. بهینه کردن نیروهای قیدی همزمان با محاسبه شتاب های بدنه به منظور توزیع مناسب نیروهای قیدی برای جلوگیری از لغزش پاها صورت می پذیرد. از آنجا که در مسئله بهینه سازی شروط پایداری و عدم لغزش به عنوان قیود خطی فرمول بندی می شوند، روش فوق به آسانی به یک مسئله خطی و مقید حداقل مربعات خطا تبدیل شده که سبب می شود مسئله به صورت برخط قابل پیاده سازی باشد. در انتها عملکرد الگوریتم ارائه شده بر روی یک ربات چهارپا در شبیه سازی مورد بررسی قرار می گیرد. شبیه سازی در فاز های ایستادن بر روی چهار پا و راه رفتن صورت می پذیرد و نتایج به دست آمده بحث خواهند شد.