پایداری و کنترل ربات دوپا با کف منحنی با استفاده از مفهوم نقطه گشتاور صفر

مهم?ترین مساله در استفاده از ربات?های راه?رونده، تلاش برای حفظ تعادل و جلوگیری از افتادن آن?ها است. برخلاف سایر ربات?های دوپای متداول که از مفاصل محرک استفاده می?کنند، راه?رونده?های غیرفعال بدون اعمال هر گونه تحریک خارجی و یا ورودی کنترلی بر روی یک شیب کوچک راه می?روند. این راه?رونده?ها به شرایط اولیه بسیار حساس هستند. از این?رو، انتخاب شرایط اولیه مناسب به قدری مهم است که می تواند موجب پایداری یا ناپایداری ربات گردد. از سوی دیگر، با افزایش شیب و ایجاد انشقاق?های حرکتی در سرعت?های بالا، گام?های ربات به سمت آشوبی شدن و ناپایداری پیش می?رود. در راستای رفع این محدودیت?ها، تعیین شرایط اولیه مناسب برای سیکل حدی مرتبه اول گام پایدار و حتی ناپایدار و ?هم?چنین کنترل ناپایداری بر شیب?های تند اهداف این پایان?نامه را تشکیل می?دهد. راه?رونده?های غیرفعال مورد بررسی با دو شکل کف پای سوزنی و منحنی انتخاب شده?اند. دو روش به ترتیب برمبنای حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی در قالب یک مساله مقدار مرزی و تعیین تابع گام ربات به شیوه گسسته?سازی با روش تفاضل محدود برای تعیین شرایط اولیه مناسب و دستیابی به سیکل?های گام مرتبه اول پیشنهاد شده?است. پس از یافتن سیکل?های حدی به کمک شرایط اولیه حاصل از این دو روش، دو دیدگاه متداول پایداری سیکلی و تعادل براساس مفهوم نقطه گشتاور صفر در بررسی پایداری چرخه?های گام مورد استفاده قرار گرفته?است. با محاسبه موقعیت نقطه گشتاور صفر ربات?های موردنظر مشخص گردید که معیار مربوطه در تحلیل پایداری راه?رونده?های غیرفعال کارایی ندارد. در نتیجه، شیوه?های کنترلی دیگری براساس پایداری سیکلی به نام?های روش گشتاور محاسبه شده، کنترل فیدبک حالت پیوسته و لحظه?ای جهت پایدارسازی گام?های ناپایدار در شیب?های تند سطح معرفی شد. نتایج بررسی?ها نشان می?دهد که روش کنترل فیدبک حالت لحظه?ای توانسته با صرف کم?ترین میزان انرژی به کنترل گام?های ناپایدار در لحظه برخورد پا با سطح بپردازد.