Investigation of energy efficiency of hexapod robot locomotion

Disertacijoje nagrinėjamos vaikščiojančių robotų energijos sąnaudų problemos jiems judant lygiu ir nelygiu paviršiumi. Pagrindinis tyrimo objektas yra vaikščiojančio roboto valdymo, aplinkos atpažinimo bei kliūčių išvengimo žinomoje aplinkoje metodas. Energijos sąnaudų minimizavimas leistų praplėsti vaikščiojančių robotų pritaikymą ir veikimo laiką. Pagrindinis darbo tikslas – sukurti energijos sąnaudų minimizavimo metodus vaikščiojantiems robotams ir sukurti aplinkos atpažinimo ir klasifikavimo metodus bei ištirti šešiakojo roboto energijos sąnaudas jiems judant žinomoje aplinkoje. Šie metodai gali būti taikomi vaikščiojantiems daugiakojams robotams. Darbe sprendžiami šie uždaviniai: šešiakojo roboto eisenos parinkimas atsižvelgiant į energijos sąnaudas, paviršiaus kliūčių aptikimo ir perlipimo metodų sudarymas ir jų efektyvumo palyginimas. Taip pat sprendžiami uždaviniai, kurie siejasi su pėdų trajektorijos generavimo metodo kūrimu bei kliūčių dydžio ir tankio įtaka roboto energijos sąnaudoms. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvade aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Jame pateikta mobiliųjų robotų energetinio efektyvumo bei energijos sąnaudų matavimo, skaičiavimo ir optimizavimo metodų analizė. Antrajame skyriuje pateiktas energetiškai efektyvaus judėjimo metodikos sudarymas vaikščiojantiems robotams. Šiame skyriuje pateiktas šešiakojo roboto matematinio ir fizinio modelių sudarymas, nelygaus paviršiaus klasifikavimo modelio sudarymas bei taktilinio kliūčių aptikimo bei perlipimo metodų sudarymas. Skyriaus gale pateikiamos išvados. Trečiajame skyriuje tiriamos energijos sąnaudų priklausomybės nuo roboto eisenos bei judėjimo parametrų, kliūčių aptikimo ir perlipimo tikslumas priklausomai nuo kliūčių skaičiaus roboto kelyje, taip pat kliūčių dydžio ir tankio įtaka roboto energijos sąnaudoms. Disertacijos tema paskelbti 9 straipsniai: keturi – Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazės leidiniuose, turinčiuose citavimo rodiklį, trys – Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazės „Conference Proceedings“ leidiniuose ir du – kituose recenzuojamuose mokslo leidiniuose. Disertacijos tema perskaityti 7 pranešimai konferencijose Lietuvoje bei kitose šalyse

Integración de sensores a bordo del robot mini-humanoide Bioloid

En este proyecto se ha desarrollado el pie robótico ROBfoot para ser integrado en plataformas robóticas mini-humanoides. El proyecto nace en la línea de investigación de robótica mini-humanoide de la Asociación de Robótica de la Universidad Carlos III de Madrid persiguiendo aumentar las capacidades de las plataformas robóticas mini-humanoides que disponen. El pie robótico tiene la capacidad reconocer el entorno, procesar información y establecer comunicación con el controlador principal de la plataforma robótica mini-humanoide. Para ello se incorpora un completo sistema de sensorización y se integra un microcontrolador que desempeña la función de controlador del pie robótico, analizando la información de los sensores y comunicandose con el controlador de la plataforma mini-humanoide. El robot mini-humanoide con el pie robótico instalado aumenta su versatilidad al ser posible la programación de nuevas habilidades antes impracticables. Se persigue dotar de la habilidad de ascender y descender por una escalera de manera autónoma y el pie robótico debe tener la capacidad detectar y posicionar los escalones de dicha escalera. Se persigue no obstante el diseño de un pie robótico completo y funcional que sea apto para desempeñar otras funciones y de servir en investigaciones de robótica humanoide. El pie robótico desarrollado ha sido empleado en el concurso nacional de robots mini-humanoides CEABOT donde su funcionamiento ha sido verificado y su utilidad confirmada.ROBfoot, the robotic foot designed for mini-humanoid robots has been developed in this project The project arises inside the mini-humanoids investigation group of Carlos III University of Madrid Robotics Association in order to increase the mini-humanoid robots’ capabilities they posses. The robotic foot recognises the enviroment, processes the information and stablishes communication with the mini-humanoid robot’s main controller. To accomplish this, a complete sensor system is embodied and a microcontroller which acts as the robotic foot’s controller, analyzing information and communicating with the mini-humanoid’s main controller, is integrated. The mini-humanoid robot increases its versatility with the robotic foot installed as new habilities, which their establishment where impossible before, can be programmed. It is pursued to grant the hability to automously climb a stair, so the robotic foot must have the capability to detect the steps of a stair. However, it is intended to design a complete and functional robotic foot able to perform other functions and be useful in humanoid robotics investigations. The robotic foot was used in the national mini-humanoid robotics championship CEABOT where its functioning was verified and its serviceability confirmed.Ingeniería Electrónica Industrial y Automátic

Actas de las XXXIV Jornadas de Automática

Postprint (published version