Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Βιολογικά-εμπνευσμένος έλεγχος κίνησης του ανθρωποειδούς ρομπότ ΝΑΟ με Χρήση Κεντρικών Γεννητριών Προτύπων

Kousanakis Vasileios

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Οι πρόσφατες εξελίξεις, τόσο σε υπολογιστικά συστήματα, όσο και στα μηχανικά μέρη των ρομποτικών συστημάτων, επέτρεψαν την ανάπτυξη πιο σύνθετων συστημάτων, επιτρέποντας τη διερεύνηση και νέων προκλήσεων. Μια τέτοια πρόκληση είναι η δημιουργία ανθρωποειδών ρομπότ, με τη δυνατότητα να αντιμετωπίζουν περίπλοκα περιβάλλοντα, όπως αυτά στα οποία κινείται ο άνθρωπος. Σημαντικές μελέτες επικεντρώνονται στην κίνησή τους, στον έλεγχό της, όπως και στον τρόπο που αλληλεπιδρούν με ανθρώπινα εργαλεία, αλλά και με τον ίδιο τον άνθρωπο. Η αυξανόμενη πολυπλοκότητα στο σχεδιασμό του σώματός τους, καθιστά αναγκαία την χρήση ακόμη πιο εξελιγμένων μεθόδων ελέγχου της κίνησης από τις ήδη υπάρχουσες. Στην αναζήτηση τέτοιων μεθόδων, οι επιστήμονες της ρομποτικής στράφηκαν προς την μελέτη έμβιων οργανισμών, οι οποίοι μπορούν να επιδείξουν αξιοσημείωτη ευρωστία και προσαρμοστικότητα στην κίνησή τους. Ένα βασικό συστατικό του ελέγχου αυτής της κίνησης είναι τα νευρωνικά δίκτυα, που ονομάζονται Κεντρικές Γεννήτριες Προτύπων (Central Pattern Generators – CPGs), όπως αυτά που βρίσκονται στην σπονδυλική στήλη των σπονδυλωτών οργανισμών, και τα οποία είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνα για την παραγωγή των σημάτων ελέγχου κατά την διάρκεια ρυθμικών κινήσεων των οργανισμών. Η αναπαραγωγή αντίστοιχων μηχανισμών ελέγχου κίνησης σε ανθρωποειδή ρομπότ συνιστά μία σημαντική πρόκληση. Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά αυτών των δικτύων είναι ότι μπορούν να αναπαράγουν εύρωστες ρυθμικές συμπεριφορές, ακόμη και χωρίς την παρουσία αισθητηριακής πληροφορίας. Σε αυτή την διπλωματική εργασία, έγινε μελέτη με ρομποτικά πειράματα στο ρομπότ NAO της εταιρίας Aldebaran Robotics, πάνω στην ευστάθεια του περπατήματος που έχει υλοποιηθεί από την κατασκευάστρια εταιρία, σε περιβάλλοντα με σκαλιά, επικλινείς επιφάνειες, καθώς και επιφάνειες με εμπόδια και άμμο. Έπειτα, γίνεται απόπειρα, με τη χρήση κεντρικών γεννητριών προτύπων, να επιτευχθεί η αναπαραγωγή σταθερού περπατήματος στον εξομοιωτή Webots, για το ανθρωποειδές ρομπότ NAO. Το είδος των CPGs, που επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί, έχει σαν βάση του τον μη-γραμμικό ταλαντωτή Hopf, ο οποίος έχει τις δυναμικές ιδιότητες που συσχετίζονται με τα σήματα των αρθρώσεων του ανθρωποειδούς που παράγονται κατά το περπάτημα, και μπορεί να τα αναπαράγει σε ένα ικανοποιητικό βαθμό. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε ξεκινάει από την καταγραφή των τροχιών των αρθρώσεων με κατάλληλους αισθητήρες, την εκμάθηση των σημάτων αυτών μέσω του CPG, και, στη συνέχεια, του ελέγχου των αρθρώσεων του ρομπότ μέσω των CPGs, με σκοπό την αναπαραγωγή του περπατήματος. Η παραπέρα βελτιστοποίηση των CPGs έγινε μέσω κατάλληλης εξελικτικής διαδικασίας, με τη χρήση γενετικού αλγορίθμου. Για την επίτευξη της διαδικασίας αυτής έγινε αναλυτικός ορισμός του προβλήματος, με την διατύπωση αντικειμενικής συνάρτησης, που εξελίσσει τα CPGs, με σκοπό τη βελτίωση της απόκρισης του συστήματος ελέγχου της κίνησης του ανθρωποειδούς ρομπότ κατά το περπάτημα.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες