Primjena teorije vijčanog gibanja i vizualne povratne veze u upravljanju hodajućim robotima : [ nagrađeni studentski rad za Rektorovu nagradu u ak. god. 2010./2011. ] - Petric, Frano; Rajković, Ivan (Zagreb : Sveučilište u Zagrebu Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2011)
Opisan je centralni generator sekvence. Generiranje hoda zasnovano je na sinkroniziranim Hopfovim oscilatorima koji generiraju trajektorije za noge šesteronožnog robotskog hodača. Sinkronizacija i koordinacija vrše se promjenom relativnih faza između oscilatora. Glatki prijelazi među načinima hoda ostvaruju se promjenom faktora popunjenja. Iznesene su osnove teorije vijčanog gibanja. Pokazano je kako je teorija vijčanog gibanja primjenjiva u robotici, kako na robotskim manipulatorima tako i na mobilnim ili hodajudim robotima. Korištenje teorije vijčanog gibanja pri rješavanju direktnog i inverznog kinematičkog problema prikazano je na primjeru šesteronožnog robotskog hodača. Kako bi se ostvarilo upravljanje robotom, upravljački algoritmi implementirani su u Matlabu (Simulink) u obliku sistemskih funkcija (s-funkcija). Za ostvarenje vizualne povratne veze koristi se web kamera. Za obradu slike s ciljem detekcije linije horizonta, koriste se funkcije i procedure OpenCV biblioteke. Prilikom detekcije linije horizonta izračunava se i kut valjanja kamere i robota. Slika se zatim rotira za izračunati kut kako bi se operateru olakšalo upravljanje robotom. Kut valjanja se također prosljeđuje rješavaču inverzne kinematike s ciljem kompenzacije nagiba podloge. Rezultati su prikazani u obliku simulacijskih odziva iz Simulinka te slika koje su rezultat obrade slike funkcijama OpenCV-a. Primjena algoritama upravljanja na šesteronožnom hodaču prikazana je u obliku video isječaka koji su priloženi na CD-u.
Ključne riječi: šesteronožni robotski hodač, oscilator, vijčano gibanje, teorija vijčanog gibanja, kinematika, Jacobian, kamera
Central pattern generator is presented. Gait generation is based on sinchronized Hopf oscillators which generate trajectories for legs of the six-legged robot. Synchronization and coordination are achieved by changing relative phases between oscillators. Smooth gait transition is achieved by changing the duty factor. Basics of screw theory are introduced. It is shown that screw theory is applicable in robotics, both on robotic manipulators and mobile or walking robots. Use of screw theory in forward and inverse kinematics problems for walking robots is presented on the six-legged robot. To achieve control over the robot, control algorithms are implemented in Matlab (Simulink) in form of S-Functions. A web-camera is used to support the visual feedback. OpenCV functions and procedures are used for image processing in order to detect the line of the horizon. Through detection of the line of the horizon roll angle is calculated. Picture is then rotated by retrieved angle to ease the control over the robot for the operator. Retrieved angle is also forwarded to inverse kinematics solver in order to achieve lateral posture control of the robot. Finally, results are shown in form of simulation responses retrieved from Simulink and images retrieved from OpenCV functions. Application of developed algorithms on six-legged robot is shown in form of video clips which are enclosed on the CD.
Keywords: six-legged robot, oscillator, screw motion, screw theory, kinematics, Jacobian, camera
Bibliografija str. 90-91