Model pohybu šestinohého kráčejícího robotu

Abstract

Věrohodnost simulace chování robotických prostředků je důležitým faktorem v návrhu řídících algoritmů i samotném řízení autonomních robotických prostředků, protože pomáhá omezit rizika spojená s testováním algoritmu v podmínkách reálného experimentu. Tato práce se zabývá návrhem nového šestinohého robotu a metodikou realistické simulace jeho chování pro účely ladění algoritmu pohybu a sběru proprioceptivních dat. V práci je představen návrh nového šestinohého kráčejícího robotu, postaveného z běžně dostupných komponent a speciálně navržených 3D tištěných součástí. Dále je navržena metodika pro modelování dynamického chování šestinohých robotů v realistickém robotickém simulátoru. Tato metodika je poté aplikována pro modelování nově navrženého robotu a jeho předchůdce PhantomX robotu v simulátoru Virtual Robot Experimentation Platform (V-REP). Výsledný model je poté aplikován pro nalezení parametrů chůze řízené pomocí chaotického oscilátoru optimalizující její rychlost za omezení daných podmínek, např. maximálního momentu servopohonu a požadavku na bezkolizní pohyb jednotlivých nohou.

High-fidelity simulation of mobile robotic platforms is a crucial tool to enable verification of control strategies and algorithms prior their deployment on the real robots. In this thesis, a design of Marvin, a lightweight experimental six-legged walking platform built of off-the-shelf components and custom designed 3D-printed parts, is introduced. Furthermore, a methodology for high-fidelity modeling of six-legged robots in a realistic robotic simulator is proposed, that is used to construct the model of the Marvin and PhantomX robots in the Virtual Experimentation Platform (V-REP). Models of both the PhantomX and Marvin are then utilized to adjust parameters of a Central Pattern Generator (CPG) dynamic locomotion controller to improve the robot locomotion in terms of the robot forward velocity and stability, with respect to the robot’s physical limits including the maximum torques and self collision-free execution.