Balance control strategy for YU-BIBOT

Abstract

Bu yüksek lisans çalışmasında iki ayaklı düzlemsel YU-Bibot robotunun statik ve dinamik dengesinin denetimi için geliştirilmiş bir yöntem anlatılmaktadır. Bu yöntemde robotun ayaklarının altına yerleştirilmiş kuvvete duyarlı direnç sensörleri ayağın üzerinde bulunan devrede doğrusallaştırılarak robotun denetleyici alan ağına bağlanmıştır. Doğrusallaştırılan sensör bilgileri, ayaklardaki tepki kuvvetlerinin ve yerel sıfır moment noktalarının (SMN) konumlarının hesaplanmasında kullanılmıştır. Yerele SMN değerleri Kalman filtersinden geçip, filtrelenmiş SMN değerleri sayesinde robotun esas SMN konumu hesaplanmıştır. Hesaplanan SMN konumu ile referans SMN konumu arasındaki fark hata olarak kabul edilip bu hata sırasıyla PID denetleyicisinde ve birinci derece bir filtreden geçirilir. Filtre çıkışı kalça konumu için referans kabul edilerek bu konum için gereken eklem pozisyonları hesaplanır. Robotun eklemlerinin yeniden konumlandırılması ile SMN hatası giderilmektedir. Yapılan testlerde bir kare dalga referans SMN yörüngesini takip edebildiği gözlemlenmiştir.

A method of controlling dynamic balance for the planar robot platform YU-Bibot as well as its simulation and experimental results are presented in this study. In this method force sensitive resistors (FSR) were placed under the feet, linearized in the circuit on top of the feet, and connected to the controller area network (CAN) of YU-Bibot. Linearized sensor data is used to measure the reaction forces under the feet and the location of the zero moment point. Difference between the measured ZMP location and the reference ZMP location is compensated by adjusting robot's joints. In order to replicate real robot behavior, the same method was simulated using SimMechanics toolbox of MATLAB®. Three test procedures were conducted in both the real and virtual robot by sending them ZMP trajectories as references and their responses were inspected. In the first and the second procedures a square wave and a triangular wave were used as reference and in the third procedure a staircase wave was used as reference. It was observed that both YU-Bibot and simulated virtual robot were able to track a square wave reference ZMP trajectory.