Tez No İndirme Tez Künye Durumu
167091 Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.
3-D humanoid gait simulation using an optimal predictive control / En iyi öngörülü bir denetim kullanılarak üç boyutlu insansı yürüyüş benzetimi
Yazar:GÖKHAN ÖZYURT
Danışman: PROF.DR. KEMAL ÖZGÖREN
Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü
Konu:Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin:
Onaylandı
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
135 s.
öz EN İYİ ÖNGÖRÜLÜ BİR DENETİM KULLANILARAK ÜÇ BOYUTLU İNSANSI YÜRÜYÜŞ BENZETİMİ ÖZYURT, Gökhan Yüksek Lisans, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. M. Kemal ÖZGÖREN Ağustos 2005, 129 sayfa Bu tezde, bir en iyi öngörülü denetim algoritması uygulanarak insansı bir sistemin yürüyüş benzetimi yapılmıştır. Benzetim, Matlab ve Simulink yazılımları kullanılarak oluşturulmuştur. Tam bir yürüyüş döngüsünün tek destek ve çift destek evrelerini temsil etmek amacıyla dört ayrı fiziksel model geliştirilmiştir. Modeller üç boyutludur ve özellikleri insanınkilerle benzer şekildedir. Bu bağlamda, çift destek evrelerindeki ayak modelleri, ayak parmaklarını ayağa bağlayan ilave bir eklem içermektedir. Fiziksel modellerle ilgili kinematik ilişkiler yenilemeli olarak ifade edilmiş ve dinamik modeller Newton - Euler formülasyonu kullanılarak elde edilmiştir. Eklemler düzeyinde, "hesaplanan tork yöntemi" kullanılmıştır. Çift destek evresindeki artıksıllık sorunu, eyletim torklarmın eniyilenmesi ile çözülmüştür. Yürüyüşü denetlemek için gereken komut ivmeleri ise en iyi öngörülü denetim uygulanarak oluşturulmuştur. vıTanıtılan insansı yürüyücü, eniyileme ve öngörme parametreleri ayarlanarak, sürdürelebilir bir yürüyüşü başarmıştır. Denetim algoritması, önceden belirlenmiş yürüyüş biçiminin rahatça gerçekleştirilebilir eklem ivmeleri ile izlenmesini başarıyla sağlamaktadır. Benzetim, bütün tepki kuvvetlerini, tepki momentlerini ve diğer değişkenlerin değerlerini ortaya koyabilmektedir. Bu çalışmanın bir sonucu olarak, iki bacaklı hareket gerçekleştiren mekanik sistemlerin sınanması ve geliştirilmesi için uygun bir benzetim yapısı elde edilmiştir. Bu çalışmada geliştirilen benzetim yapısının birimsel niteliği, başka denetim kurallarının başanmlanm da sınamaya izin vermektedir. Anahtar Kelimeler: İki bacaklı hareket, insansı yürüyüş, yürüyüş benzetimi, en iyi öngörüm denetim. vıı
ABSTRACT 3-D HUMANOID GAIT SIMULATION USING AN OPTIMAL PREDICTIVE CONTROL ÖZYURT, Gökhan M.S., Department of Mechanical Engineering Supervisor : Prof. Dr. M. Kemal ÖZGÖREN August 2005, 129 pages In this thesis, the walking of a humanoid system is simulated applying an optimal predictive control algorithm. The simulation is built using Matlab and Simulink softwares. Four separate physical models are developed to represent the single support and the double support phases of a full gait cycle. The models are three dimensional and their properties are analogous to the human's. In this connection, the foot models in the double support phases include an additional joint which connects the toe to the foot. The kinematic relationships concerning the physical models are formulated recursively and the dynamic models are obtained using the Newton - Euler formulation. The computed torque method is utilized at the level of joints. In the double support phase, the redundancy problem is solved by the optimization of the actuating torques. The command accelerations required to control the gait are obtained by applying an optimal predictive control law. The introduced humanoid walker achieves a sustainable gait by tuning the optimization and prediction parameters. The control algorithm manages the IVtracking of the predefined walking pattern with easily realizable joint accelerations. The simulation is capable of producing ali the reaction forces, reaction moments and the values of the other variables. During these computations, a three dimensional view of the humanoid walker is animated simultaneonsly. As a result of this study, a suitable simulation structure is obtained to test and improve the mechanical systems which perform bipedal locomotion. The modular nature of the simulation structure developed in this study allows testing the performance of alternative control laws as well. Keywords: Bipedal locomotion, humanoid walking, gait simulation, optimal predictive control. v