Dynamical Analysis Of A Passive Dynamic Walking Biped Robot

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012Bu tezde, Uzaysal Operatör Cebri (UOC) kullanılarak pasif dinamik yürüme yapan bir robotun dinamik incelemesi yapılmıştır. Bu yöntem robotik bir sistemin eklem ve bağlantı elemanlarındaki kuvvet ve hız dağılımlarını vermekle birlikte, özyinemeli yapısı sayesinde hızlı hesaplama yapmaya olanak sağlamaktadır. Bir diğer yandan pasif dinamik yürüme ise, genellikle iki bacaklı olarak seçilen bir sistemin eğik bir düzlemde sadece yerçekimi kuvveti etksininde yürüme hareketini gerçekleştirdiği durumdur. İki bacaklı sistem yerçekimi etkisi altında tam bir yürüme hareketini tekrarlar. Bu fikir genellikle iki bacaklı robotların verimlerinin arttırılmasında kullanılmaktadır. Tezde tasarlanan beş serbestlik dereceli iki bacaklı sistem iki boyutlu uzayda tanımlanmıştır. İnsan bacağının doğası gereği sistem diz ve diz kitleme mekanizmaları ile modellenmiş ve bu mekanizmalar sözde eklem yöntemi yardımıyla oluşturulmuştur. Dizlerdeki ve ayaklardaki sınır kuvvetlerinin hesaplanması da bu çalışma dahilinde incelenmiştir. Sonuçlar pasif dinamik yürüme yapan bir robotun iç dinamiklerini göz önüne sermektedir.In this thesis using the Spatial Operator Algebra (SOA) the dynamic analysis of a passive dynamic walking biped robot is obtained. This method reveals the force and velocity distributions of links and joints of a robotic system, and also computationally efficient because of its recursive manner. On the other hand, passive dynamic walking is a case, where a mechanism, mostly biped, walks only by the gravitational forces on a shallow slope ground. Two legged system repeats full walking cycle under the influence of the gravitational force. This idea is mostly being used for efficiency problem of bipeds. In this thesis, a 5 degree of freedom biped robot is designed in 2D space. Due to the nature of human legs, the biped is modeled with knees and knee locking system using pseudo joint technique. The constraint forces due to the boundary conditions on knees and feet have also been computed as a result of this thesis. The results provided a deep insight of a passive dynamic walking biped robot.Yüksek LisansM.Sc

Robot pedagógico bípedo

En los últimos años, el desarrollo de la robótica ha generado una nueva disciplina conocida como robótica pedagógica cuyo propósito es generar conocimientos a través de la interacción entre el estudiante y un robot para que el proceso de aprendizaje se vea reforzado. En la Universidad Autónoma Metropolitana, alumnos de las licenciaturas en Ing. Electrónica, Ing. Computación y Ing. Biomédica, tienen el interés de trabajar con prototipos Robóticos para contribuir con los conocimientos de cada carrea en resolver problemáticas de nuestra sociedad. El desarrollar un proyecto de Robótica requiere conocimientos de las áreas de Mecánica, Matemáticas, Electrónica, Computación, etc., esto hace que a un estudiante interesado le cueste trabajo involucrarse, debido a que el tiempo necesario para adquirir los conocimientos para manipular un robot puede ser largo y es la principal razón por la que no alcancen los objetivos en el tiempo esperado. Uno de los objetivos en este trabajo es diseñar y construir un robot (educativo), con el cual los estudiantes de diferentes carreras, interesados en el tema de la robótica, puedan participar aportando los conocimientos de su área de estudio al máximo, sin importar su grado de conocimiento en otras áreas. Para esto el diseño del robot se basa en una estructura modular donde cada módulo es independiente a los demás. Además, el prototipo Bípedo que diseñamos cumple las características de ser considerado un robot Humanoide por la IEEE, lo que garantiza poder participar en competencias a nivel mundial avaladas por el Instituto como la Robot Cup. El impacto social que abordamos es la difusión de las Ciencias y Tecnologías con la participación en diferentes exposiciones, congresos y visitas a escuelas. Acercando nuestro trabajo a nuevas generaciones, dejando al público una semilla de interés por la robótica. Al mismo tiempo llevamos el nombre de nuestra Universidad como una opción para cursar los estudios profesionales. La aplicación del robot bípedo es colaborar en la terapia de movimientos motrices para niños con autismo. El autismo es un trastorno del desarrollo. Afecta a la comunicación, imaginación, planificación y reciprocidad emocional. Los síntomas, en general, son la incapacidad de interacción social, el aislamiento y las estereotipias (movimientos incontrolados de alguna extremidad). Los niños con autismo presentan habilidades específicas, como armar o desarmar bloques o aparatos mecánicos con circuitos complejos para sus edades, habilidades musicales y pictóricas y pueden tener excelente memoria fotográfica. Dentro de las terapias que se realizan con los niños con autismo se encuentran los movimientos aeróbicos para estimular el control sobre sus extremidades. Diferentes Instituciones de investigación han experimentado con robots NAO para obtener mejores resultados (atención de los niños). Nuestro robot Bípedo puede reproducir las rutinas que se han probado en el robot NAO con la ventaja de ser un robot de bajo costo. El resultado de este proyecto es un robot bípedo pensado para adaptarse a propósitos específicos de diferentes líneas de investigación, además de ser un robot de arquitectura abierta tanto en hardware como en software, escalable a sistemas más complejos en cada parte del diseño

Humanoid Robots

For many years, the human being has been trying, in all ways, to recreate the complex mechanisms that form the human body. Such task is extremely complicated and the results are not totally satisfactory. However, with increasing technological advances based on theoretical and experimental researches, man gets, in a way, to copy or to imitate some systems of the human body. These researches not only intended to create humanoid robots, great part of them constituting autonomous systems, but also, in some way, to offer a higher knowledge of the systems that form the human body, objectifying possible applications in the technology of rehabilitation of human beings, gathering in a whole studies related not only to Robotics, but also to Biomechanics, Biomimmetics, Cybernetics, among other areas. This book presents a series of researches inspired by this ideal, carried through by various researchers worldwide, looking for to analyze and to discuss diverse subjects related to humanoid robots. The presented contributions explore aspects about robotic hands, learning, language, vision and locomotion