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

Piezoelectric force sensors for hexapod transportation platform

Rough terrain is one of the major issues for transporting various objects to different remote locations. Wheeled platforms or robots are not suitable for such tasks due to a lack of ground clearance. Walking robots, despite their slower speed, can be successfully used as transportation platforms that can overcome the environment. However, leg placing requires accurate supervision and the force sensing system must be developed on each foot to acquire equal force distribution between legs and to obtain stable motion over the irregular surface. In this paper, we investigate the improvement of the hexapod robot’s feet by upgrading them with piezoelectric force sensors. By monitoring force dependence on transferred legs, we establish the most suitable hexapod gait for moving over the even surface

A new genus, Ileopeltus related to Chlorotettix (Homoptera: Cicadellidae)

Volume: 12Start Page: 43End Page: 6

Minimizing hexapod robot foot deviations using multilayer perceptron

Rough-terrain traversability is one of the most valuable characteristics of walking robots. Even despite their slower speeds and more complex control algorithms, walking robots have far wider usability than wheeled or tracked robots. However, efficient movement over irregular surfaces can only be achieved by eliminating all possible difficulties, which in many cases are caused by a high number of degrees of freedom, feet slippage, frictions and inertias between different robot parts or even badly developed inverse kinematics (IK). In this paper we address the hexapod robot-foot deviation problem. We compare the foot-positioning accuracy of unconfigured inverse kinematics and Multilayer Perceptron-based (MLP) methods via theory, computer modelling and experiments on a physical robot. Using MLP-based methods, we were able to significantly decrease deviations while reaching desired positions with the hexapod’s foot. Furthermore, this method is able to compensate for deviations of the robot arising from any possible reason

Evaluating terrain irregularity by robot posture

A method that allows evaluate the terrain irregularity by a robot posture is presented in this paper. A necessity to evaluate terrain irregularity is pointed out. Description of irregular terrain is given. A possibility to evaluate terrain irregularity by feet coordinate standard deviation is proposed. When deviation is σ = 0, all robots are in one plane. Bigger σ the more robot legs are scattered, meaning robot is walking in irregular terrain. A method to evaluate robot horizontality according to terrain by position of three planes is introduced. Article in Lithuanian. Paviršiaus netolygumo vertinimas pagal roboto padėtį Santrauka. Pristatomas metodas, leidžiantis įvertinti paviršiaus netolygumą pagal esamą roboto padėtį. Nurodomas paviršiaus netolygumo vertinimo reikalingumas. Analizuojami paviršiaus netolygumo įvertinimo kriterijai. Pateikiama galimybė vertinti paviršiaus netolygumą pagal roboto pėdų standartinę nuokrypą. Kai nuokrypa σ = 0, visos roboto pėdos yra vienoje plokštumoje. Didėjant nuokrypai σ, roboto pėdų koordinatės tampa labiau išsibarsčiusios, tokiu būdu atpažįstama, kad paviršius, kuriuo žingsniuoja robotas, yra nelygus. Taip pat pateikiamas roboto horizontalumo paviršiaus atžvilgiu vertinimas pagal trijų esminių plokštumų erdvinę tarpusavio padėtį. Raktiniai žodžiai: šešiakojis robotas; paviršiaus netolygumo vertinimas; pėdų koordinačių nuokrypa; plokštumų tarpusavio padėti

Robot gait selection according to the average standard deviation of feet coordinates

The article analyzes a possibility of selecting robot gait according to the average standard deviation of z coordinate of its feet. First, terrain irregularity is categorized and linked to robot leg dimensions. Height limits are determined for none, low/average, high, very high and impassable terrain roughness. Average standard deviation limits are experimentally determined for categorized terrain roughness. Also, rules for gait selection are established. The key disadvantages of such gait selection are named and a probable solution to the problem is given. Article in Lithuanian. Roboto eisenos parinkimas pagal pėdų koordinačių vidutinę standartinę nuokrypą Santrauka. Straipsnyje nagrinėjama galimybė parinkti roboto eiseną pagal pėdų z koordinačių vidutinę standartinę nuokrypą. Pirmiausia apibrėžiamas paviršiaus netolygumas, kuris susiejamas su roboto kojų matmenimis. Apibrėžiamos aukščių ribos esant nuliniam, mažam / vidutiniam, dideliam, labai dideliam ir neįveikiamam paviršiaus netolygumui. Eksperimentiškai nustatomos vidutinės standartinės nuokrypos ribos esant apibrėžtiems paviršiaus netolygumams. Taip pat sudaromos pirminės taisyklės eisenai keisti. Įvardijami pagrindiniai tokio eisenos parinkimo būdo trūkumai ir pateikiamas galimas problemos sprendimo būdas. Reikšminiai žodžiai: šešiakojis robotas, paviršiaus netolygumas, eisenos parinkimas, vidutinė standartinė nuokrypa

Hėgelis apie socialinę pažangą

According to the Hegelian conception of the history of philosophy, social progress is found (though in a mystified way) to be an objective and natural process. The latter is realized as a dialectical alteration of indispensable stages where every preceding step is considered to make an objective basis for conscious activities of people in a subsequent stage. Thus, the contents and criteria of social progress can be established not through abstract consideration and subjective desire, but through a specific analysis and comparison of the above stages.Straipsnyje nagrinėjama socialinės pažangos samprata G. W. Hegelio istorijos filosofijoje. Teigiama, kad G. W. Hegelis socialinę pažangą teisingai laikė objektyviu, dėsningu procesu, kuris vyksta kaip dialektinė būtinų pakopų kaita, kai ankstesniųjų pakopų išsivystymo lygis yra objektyvus pagrindas tikslingai žmonių veiklai sekančioje pakopoje. Pasak G. Hegelio, pažanga, kaip perėjimas nuo vieno tautos dvasios realizacijos etapo prie kito, yra dėsningas dalykas ir negali būti nulemtas subjektyvių ketinimų, tikslų ir veiklos. Tautos dvasia yra socialinį gyvenimą determinuojantis pagrindas, apimantis visas tam tikros visuomenės vystymosi pakopos socialinio gyvenimo sritis. Visuomeninės pažangos kriterijų ir vystymosi varomąsias jėgas sąlygoja socialinio gyvenimo turinys. Socialinės pažangos turinys ir vertinimo kriterijai gali būti nustatyti ne abstrakčių samprotavimų ar subjektyvių manymų būdu, bet tik istoriškai analizuojant šios pažangos pakopų kitimo priežastis ir varomąsias jėgas, nusakant atskirų pakopų būtinumą ir vietą visame istoriniame procese

Leg placement algorithm for foot impact force minimization

Walking is considered to be a rather complicated task for autonomous robots. Sustaining dynamic stability, adopting different gaits, and calculating correct foot placement are a necessity to overcome irregular terrain, various environments and completing a range of assignments. Besides that, certain assignments require that robots have to walk on fragile surfaces without damaging it. Furthermore, under some other circumstances, if walking is careless, robots could suffer damage caused by the impact of the terrain. Foot placement, leg motion speed must be controlled to avoid braking surface or even sensors on robot’s feet. In this article, a simple leg placement algorithm is proposed that controls hexapod robot’s leg speed. Thus, force dependence on leg motion speed and step height has been measured by using a piezoelectric sensor. Then, by using leg placement algorithm, we show that the reduction of the impact force between robot’s foot and surface is possible. Using this algorithm, robot feet’s impact force with the surface can be minimized to almost 0 N.This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 License (http://www.creativecommons.org/licenses/by/4.0/) which permits any use, reproduction and distribution of the work without further permission provided the original work is attributed as specified on the SAGE and Open Access pages (https://us.sagepub.com/en-us/nam/open-access-at-sage)

Analysis of Hexapod Robot Movement over Rough Terrain

Disertacijoje nagrinėjamas šešiakojo roboto judėjimas nelygiu paviršiumi ir paviršiaus savybių atpažinimas ir vertinimas pagal roboto pėdų padėtis. Sudarytas ir ištirtas algoritmas, kuris leidžia atpažinti ir įvertinti paviršiaus savybes pagal roboto pėdų koordinates. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašas. Įvadiniame skyriuje 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. Pirmajame skyriuje pateikiama paviršiaus klasifikavimo apžvalga ir išskiriami kriterijai pagal kuriuos galimas paviršiaus savybių klasifikavimas. Taip pat aptariami pagrindiniai paviršiaus savybių atpažinimo metodai. Apžvelgiami skaitiniai paviršiaus savybių vertinimo metodai. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateiktas šešiakojo roboto kinematinio ir imitacinio modelio sudarymas. Aprašoma sudaryta supaprastinta roboto valdymo sistema bei valdančioji programa. Sudaromas paviršiaus savybių atpažinimo ir vertinimo algoritmas bei sprendimų priėmimo sistema. Trečiajame skyriuje pateikiami standartinės nuokrypos verčių nustatymo rezultatai imituojant roboto ėjimą nežinomais paviršiais. Tiriamas fizinio roboto modelio judėjimas lygiu ir nelygiu paviršiumi ir aptariamos nuokrypos bei jų kompensavimo ir paviršiaus nelygumo vertinimo rezultatai. Apibendrinami eisenos parinkimo algoritmo imitavimo rezultatai. Disertacijos tema yra atspausdinti 4 moksliniai straipsniai recenzuojamuose mokslo žurnaluose, 5 – kituose leidiniuose: vienas – mokslo žurnale, įtrauktame į Thomson ISI Proceedings sąrašą; trys – Lietuvos mokslo žurnaluose; penki – kituose recenzuojamuose mokslo leidiniuose. Disertacijos tema perskaityta 12 pranešimų mokslinėse konferencijose