کنترل ایستادن یک ربات دو پا با استفاده از سیستم حسگر جایرو

ربات های دو پا برای کار در محیط های انسانی ساخته شده اند و برای تعامل با انسان ها باید توانایی حفظ پایداری تعادل خود را داشته باشند. در این میان پایداری تعادل ایستادن از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مقاله با در نظر گرفتن یک مدل ربات دو پا شامل مفصل های قوزک و زانو به تحلیل و کنترل پایداری تعادل ایستادن آن پرداخته شده است. به این منظور نخست معادله های دینامیکی ربات استخراج شده است. سپس با استفاده از روش گشتاورهای محاسبه شده کنترل تعادل ایستادن ربات با اعمال شرایط اولیه مختلف که همان انحراف اولیه حالت های سیستم از وضعیت تعادل می باشد، انجام شده است. شبیه سازی های عددی در این بخش با استفاده از نرم افزار متلب انجام شده است. در این پروژه همچنین یک ربات منطبق بر مدل تحلیل شده ساخته شد و با استفاده از حسگر جایرو و بورد آردوینو و به کنترل تعادل ایستادن آن با استفاده از چند تست مختلف پرداخته شد. درنهایت نمودارهای تغییر حالت های سیستم در طی حفظ تعادل ایستادن ربات محاسبه و رسم شد. نتایج نشان داد کنترل کننده طراحی شده در زمان بسیار کوتاه و با میزان گشتاور قابل قبول به وضعیت تعادل می رسد. با افزایش ضریب بهره، میزان کارآیی کنترل افزایش و زمان پایدار شدن کاهش پیدا می کند. با انتخاب ضرایب بهره بزرگ تر گشتاورهای بزرگ تری برای کنترل ربات لازم می شود که باعث افزایش میزان مصرف انرژی می گردد.