Dynamics morphing between standing and repetitive hopping of biped robots

Atsuta, Hiroshi; Sugihara, Tomomichi

doi:10.1109/icra.2015.7139998

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“…Também existem soluções onde as características dos atuadores favorecem a absorção dos impactos, como é o caso de estruturas atuadas por músculos pneumáticos [10,25,26]. Além das soluções supracitadas, Janardhan et al [23] apresentaram uma proposta no sentido de monitorar-se a distância vertical entre o CoM do robô e o pé, de modo que toque o solo com velocidade zero, assegurando uma aterrissagem suave e com baixo impacto, enquanto que Atsuta et al [27] propuseram um controlador baseado em um modelo de robô de massa concentrada, visando absorver o elevado impacto no momento da aterrissagem, cujo momento angular na fase aérea era desprezado.…”

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Perna robótica com capacidade de salto vertical em terrenos com desníveis

Miyadaira¹

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Esta tese aborda o problema do salto vertical, do tipo semi-agachado, sobre superfícies inclinadas, considerado os efeitos inerciais da perna no movimento de impulsão. É proposto um método de geração de movimento de salto, baseado na curva de aceleração do centro de massa de um robô de três graus de liberdade, sem o balanço dos braços, a qual é representada por um polinômio de terceiro grau, cujo formato foi inspirado em dados biomecânicos. A influência da inclinação da superfície de apoio, no movimento de salto, foi analisada a partir das variáveis de posição, velocidade, aceleração e torque aplicadas em cada junta, além da decomposição das forças aplicadas no robô sobre uma superfície inclinada, onde foi proposto um método de aproximação do perfil de torque para diferentes ângulos de inclinação. Diferentemente da maioria das soluções propostas para a geração dos movimentos das juntas, o método adotado não insere restrições de ponto de momento nulo e momento angular nas equações de movimento, possibilitando maiores soluções para o planejamento das trajetórias das juntas, se comparado aos métodos que aplicam tais restrições. No entanto, elas são utilizadas para verificar a estabilidade na fase de impulsão e, estimar a posição e a orientação do pé no instante da aterrissagem. Neste trabalho foram realizadas diversas simulações de salto, assumindo diferentes distribuições de massa, posições de centro de massa e condições para os movimentos das juntas, a fim estabelecer o modelo de robô adequado para os experimentos, assim como a estratégia para o movimento de impulsão que melhor se ajusta a este modelo. Para a validação das propostas apresentadas nesta tese, foi projetado e construído um ambiente experimental, composto por um protótipo de robô de três graus de liberdade e quatro elos, uma plataforma de força vertical com inclinação ajustável, um sistema embarcado e uma interface gráfica desenvolvida em Lab-VIEW. Os resultados experimentais permitiram validar o método de geração de movimento de salto vertical, o método de aproximação do perfil de torque, a estratégia aplicada na movimentação das juntas durante a fase de impulsão, a estratégia aplicada na estimação e correção da orientação do pé durante a fase aérea, para compensar o efeito do momento angular e, comprovar a elevada força de impacto no instante da aterrissagem.Palavras-chave: Momento angular, Plataforma de força, Ponto de momento nulo, Salto vertical, Superfície inclinada.

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