|
МОДЕЛИ В ФИЗИКЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Поиск реализуемых энергоэффективных походок плоского пятизвенного двуногого робота с точечным контактом
Р. Р. Хусаинов, Ш. Н. Мамедов, С. И. Савин, А. С. Климчик Центр технологий компонентов робототехники и мехатроники, Университет «Иннополис»,
Россия, 420500, Иннополис, ул. Университетская, д. 1
Аннотация:
В статье рассматривается процесс поиска опорных траекторий движения плоского пятизвенного двуногого шагающего робота с точечным контактом. Для этого используются метод приведения динамики к низкоразмерному нулевому многообразию с помощью наложения виртуальных связей и алгоритмы нелинейной оптимизации для поиска параметров наложенных связей. Проведен анализ влияния степени полиномов Безье, аппроксимирующих виртуальные связи, а также условия непрерывности управляющих воздействий на энергоэффективность движения. Численные расчеты показали, что на практике достаточно рассматривать полиномы со степенями 5 или 6, так как дальнейшее увеличение степени приводит к увеличению вычислительных затрат, но не гарантирует уменьшение энергозатрат походки. Помимо этого, было установлено, что введение ограничений на непрерывность управляющих воздействий не приводит к существенному уменьшению энергоэффективности и способствует реализуемости походки на реальном роботе благодаря плавному изменению крутящих моментов в приводах. В работе показано, что для решения задачи поиска минимума целевой функции в виде энергозатрат при наличии большого количества ограничений целесообразно на первом этапе найти допустимые точки в пространстве параметров, а на втором этапе — осуществлять поиск локальных минимумов, стартуя с этих точек. Для первого этапа предложен алгоритм расчета начальных приближений искомых параметров, позволяющий сократить время поиска траекторий (в среднем до 3–4 секунд) по сравнению со случайным начальным приближением. Сравнение значений целевых функций на первом и на втором этапах показывает, что найденные на втором этапе локальные минимумы дают в среднем двукратный выигрыш по энергоэффективности в сравнении со случайно найденной на первом этапе допустимой точкой. При этом время затраты на выполнение локальной оптимизации на втором этапе являются существенными.
Ключевые слова:
двуногий шагающий робот, неполноприводная система, гибридная система, оптимальная траектория.
Поступила в редакцию: 13.01.2020 Принята в печать: 16.01.2020
Образец цитирования:
Р. Р. Хусаинов, Ш. Н. Мамедов, С. И. Савин, А. С. Климчик, “Поиск реализуемых энергоэффективных походок плоского пятизвенного двуногого робота с точечным контактом”, Компьютерные исследования и моделирование, 12:1 (2020), 155–170
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/crm777 https://www.mathnet.ru/rus/crm/v12/i1/p155
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 163 | PDF полного текста: | 49 | Список литературы: | 14 |
|