Detekce došlapu šestinohého kráčejícího robotu

Abstract

V této práci zkoumáme možná využití inerciálních měření k detekci došlapů šestinohých kráčejících robotů. S využitím relativně levných akcelerometrů je možné vytvořit detektor došlapů, který ummožňuje šestinohému robotovi překonávat i nerovné terény. Kromě detekce došlapů také zkoumáme možná využití akcelerometrů ke klasifikaci různých druhů terénů. Z měřících módů, které poskytují použité akcelerometry, jsme vybrali dva: standardní plynulý měřící mód a mód založený na přerušeních, který naměřená data filtruje a vybíra ta, která splňují určité požadavky. Detektory došlapů založené na předfiltrovaných datech dosahují lepších výsledků, než detektory využívající kontinuálně měřená data. Míra abstrakce, které detektor došlapů dosáhl, mu umožňuje detekovat došlapy i při zvýšení celkové rychlosti pohybu navzdory tomu, že detektor byl naučen na mírně odlišných akcelerometrických datech nasbíraných při nižších rychlostech. V porovnání s předchozí metodou detekce došlapů inspirovanou měřením torzních sil v kloubech robota se jeho celková rychlost zvýšila jak v případě rovného terénu, tak v případě terénu nerovného. Detektor došlapů i terénní klasifikátor jsou testovány na šestinohém kráčejícím robotovi.

In this thesis, the possible usage of the inertial measurements for the foot-strike detection of the hexapod walking robot in rough terrains is examined. We show that affordable accelerometers attached to robot's legs can be utilized for a reliable foot-strike detection and thus allow the robot to crawl irregular terrains. Furthermore, we examine the possible advantages of two operation modes of the accelerometers and the underlying foot-strike detection pipeline. Namely, the foot-strike event detection in a continuous stream of data from accelerometers. And interrupt-based mode, in which the accelerometers filters data at the hardware level to provide only relevant data around the foot-strike event. We also investigate the possibility of using the accelerometers for the terrain classification. The proposed utilization of the interrupt-based mode provides significantly better performance. The presented foot-strike detector supports generalization from the data collected using the slow locomotion to faster locomotion where the inertial signals slightly change. The speed of the hexapod walking robot in both flat and rough terrains is improved in comparison to the adaptive motion gate that uses a force threshold-inspired position controller for the foot-strike detection. Both the foot-strike detection and the terrain classification have been experimentally tested using a real hexapod walking robot.