تولید منحنی های مناسب برای راه رفتن روبات در جهت های مختلف

متداول ترین روبات هایی که در حال حاضر به تعامل با انسان ها می پردازند، روبات های چرخدار هستند؛ درحالیکه این روبات ها با محدودیت های حرکتی همراه هستند، در مقابل روبات های پا دار قادرند همچون انسان به حرکت بر روی انواع سطوح بپردازند. در میان روبات های پادار، روبات های دوپا دارای بیشترین قابلیت مانور حتی در مکان های کوچک هستند. در سال های اخیر نیاز به روبات های انسان نما در محیط های فعالیتی انسانها و نیز محیط هایی که برای انسان خطرناک است، بسیار احساس می شود. یکی از زمینه های بسیار مطرح در مقوله ساخت روبات انسان نما، حفظ پایداری روبات در حین نشان دادن رفتارهای مختلف می باشد. اگرچه انسان ها راه رفتن را یکی از آسانترین اعمال خود بشمار می آورند، در مورد روبات ها، حفظ کردن تعادل در هنگام راه رفتن حتی بر روی یک سطح صاف، عملی بسیار پیچیده می باشد. از اینرو، محققان بسیاری در مورد روش های قدم برداشتن روبات ها و نیز کنترل آنها به تحقیق و مطالعه پرداخته اند. تاکنون حجم فرآوانی از پژوهش های انجام شده در رابطه با حرکت مستقیم روبات انسان نما بوده است. روبات های انسان نما قرار است در آینده بتوانند در هر محیطی که انسان می تواند در آن عمل کند، عملیات کنند. بنابراین، مطالعات مربوط به حرکت روبات نباید تنها محدود به راه رفتن مستقیم روبات باشد، تمام حرکات دیگری که انسان می تواند اجرا کند، باید در حیطه تحقیقات مربوط به روبات انسان نما قرار بگیرند. به جز حرکت راه رفتن مستقیم، حرکت از پهلو و چرخیدن، حرکات ضروری برای روبات های انسان نما هستند. هدف از این تحقیق ارائه ی روشی است که به وسیله ی آن روبات در محیط های پویا بتواند راه برود، سرعت خود را تغییر دهد، تغییر جهت دهد، بچرخد، خود را در موقعیت مناسب قرار دهد و از برخورد با موانع جلوگیری کند. نام این نوع از حرکت، حرکت در جهت های مختلف است. در این نوع حرکت، روبات باید بتواند در هنگام راه رفتن بدون اینکه توقف کند جهتش را تغییر دهد. حرکت به هر جهتی، صرف نظر از جهت فعلی روبات، مزایای فراوانی در حوزه های مختلف دارد. یکی از این حوزه ها رقابت های روبات های فوتبالیست انسان نما است. در این تحقیق برای نشان دادن کارائی و بدست آوردن نتایج حاصل از پژوهش، روش ارائه شده به روی یک مدل شبیه سازی شده روبات انسان نما به نام نائو پیاده سازی شده است. در این پژوهش برای رسیدن به هدف ذکر شده ابتدا نحوه ی حرکت انسان مورد مطالعه قرار گرفت و با الهام از طبیعت راه رفتن انسان، اطلاعاتی در مورد چگونگی تغییرات زاویه ی مفاصل انسان بدست آمد. سپس این تغییرات در قالب سیگنال با استفاده از سری فوریه مدل شد.ذر نهایت پارامترهای سری های فوریه بدست آمده با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای روبات بهینه شد. این روند برای هر سه حرکت رو بجلو، رو به عقب و چرخش روبات تکرار شد. بعد از بدست آمدن سیگنال های بهینه برای این سه حرکت، از یک ساختار کنترلی سلسله مراتبی به منظور دست یافتن به حرکت روبات در جهت های مختلف استفاده شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، روبات با استفاده از مدل پیشنهادی در این تحقیق، می تواند به جلو و عقب حرکت کند و در مواقع لزوم جهت حرکت خود را تغییر دهد بدون آنکه توقف کند. کاربرد این مدل در محیط های پویا مثل زمین فوتبال است که روبات نیاز دارد در حین حرکت، جهت خود را بارها و بارها تغییر دهد.