Stabilizace jednonohého robota

Bc. Matěj KOVÁŘÍK

Master's thesis

Stabilization of one legged robot

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá modelováním prototypu a návrhem zpětnovazebního řízení pro prototyp jednonohého robota s dvouosým náklonoměrem a třemi nezávislými lineárními voice coil aktuátory. Pro prototyp robota navrhujeme lineární řízení takové, aby bylo dosaženo stabilizace těla robotu ve svislé poloze. Stabilizace by měla být dosažena vhodným posunem magnetických závaží voice coil aktuátorů tak, aby těžiště a bod styku nohy robota s podložkou byly ve svislé ose. Předpokládáme, že prototyp robota je vstupně symetrický. V práci zkoumáme vstupní symetrii systému a návrh symetrického řízení. Pro prototyp jsou vytvořeny matematické modely Newton-Eulerovou a Lagrangeovou metodou. Pro tyto linearizované modely navrhujeme stavovou a výstupní zpětnou vazbu. V práci je vytvořen také model robotu a řídícího systému v programovém prostředí Matlab/Simulink/SimMechanic. Navržené řízení je aplikováno na prototyp robota.

Abstract:

This thesis deals with modeling of prototype and with design of feedback control for a one-legged robot prototype with biaxial incliner and three independent linear voice coil actuators. For the prototype of robot is proposed a linear control such as to achieve stabilization of the body of robot in a vertical position. Stabilization should be achieved by an appropriate shift of magnetic weights of voice coil actuators that the center of gravity and point of contact of the robot legs with ground should be in the vertical axis. We presume that the prototype of robot is symmetrical in inputs. In this thesis we investigate the symmetry of the system input and design of symmetric control. For the prototype is built mathematical models by Newton-Euler and Lagrange method. For these linearized models we design the state and output feedback. In the thesis is also created a model of the robot and the control system in programming environment Matlab/Simulink/SimMechanic. The proposed control is applied to a prototype of robot.

Keywords

Jednonohý robot, Lagrangeova a Newton-Eulerova metoda modelování systémů, vstupní symetrie systému, symetrická zpětná vazba, návrh stavové a výstupní zpětné vazby, metoda LQR, metoda přiřazení Jordanovi formy, modelování v SimMechanics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Cybernetics and Control Engineering