Evaluación experimental del caminado en tiempo real de un robot bípedo de 5 g.d.l. con marcha basada en movimientos cicloidales

Víctor De León Gómez, J. Alfonso Pámanes, Víctor Santibáñez

Resumen

En este artículo se presentan los resultados de las pruebas de caminado realizadas con el robot bípedo de 5 grados de libertad (g.d.l.) desarrollado en el Instituto Tecnológico de la Laguna (ITLag). El patrón de marcha que se aplica en este robot se basa en leyes de movimiento de tipo cicloidal, las cuales le permiten avanzar mediante pasos sin impactos. Los experimentos realizados mostraron un adecuado comportamiento mecánico del robot y un desempeño eficaz de la ley de control aplicada para mantener el ZMP (acrónimo de Zero Moment Point) dentro del polígono de soporte de los pies del robot durante la marcha. Los parámetros especificados para el patrón de marcha aseguraron un caminado estable del robot, sin saturar los pares demandados a los actuadores.

Palabras clave

Robots bípedos; patrones de marcha; ZMP; movimiento cicloidal; seguimiento de trayectorias

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Referencias

Álvarez, E., Febrero 2006. Modelado dinámico de un robot bípedo: Aplicación al diseño de sus mecanismos y al análisis de la marcha. Master’s thesis, Instituto Tecnológico de la Laguna, Torreón, México.

Álvarez, E., Pámanes, J. A., Arias, L. E., Noviembre 2007. Balancing of a 4 dof biped robot for a walking pattern based in cycloidal motions. En: Memorias del IX Congreso Mexicano de Robótica. Monterre y, México.

Arias, L. E., Pámanes, J. A., Noviembre 2009. Especificacion de movimientos generales de la pelvis y el pie libre de robots bípedos para marcha sin impacto. En: IX Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. Las Palmas de Gran Canaria, España.

Campos, C., Campa, R., Llama, M., August 23-26 2009. Modeling and realtime motion control of a 4-dof planar parallelogram-link biped mechanism. En: Proceedings of the European Control Conference. Budapest, Hungary, pp. 3341–3346.

Campos, C., Campa, R., Llama, M., Pámanes, A., December 2011. Modelling, simulation and analysis of a 5-dof planar parallelogram-link biped mechanism. International Review on Modelling and Simulations (I.RE.MO.S.) 4, 3337–3352.

Carrera, I., Marzo 2006. Control de servomotores para un robot bípedo de 4 g.d.l a traves de una tarjeta controladora de multiejes. Master’s thesis, Instituto Tecnológico ´ de la Laguna, Torreón, México. ´

Chevallereau, C., Abba, G., Aoustin, Y., F. Plestan, E. R. W., Canudas, C., Grizzle, J., October 2003. Rabbit: a testbed for advanced control theory. IEEE Control Systems Magazine 23(5), 57–79.

Danaher, M., 2004. Lead screws. High Performance Lead Screw Assemblies. Thomson Neff, 203 A West Rock Road Radford, VA 24141,USA. URL: http://www.ballscrews.com

De-León-Gómez, V., Pámanes, J. A., Santibañez, V., Octubre 2013. [video] bipitlag. Instituto Tecnologico de la Laguna, Lab. de Mecatrónica y Control. URL: http://www.youtube.com/watch?v=fSYPvkesnL0

Fujimoto, Y., Kawamura, A., June 1998. Simulation of an autonomous biped walking robot including environmental force interaction. IEEE Robotics and Automation Magazine, 33–42.

Furusho, J., Sano, A., 1990. Sensor-based control of a nine-link biped. International Journal of Robotics Research 9(2), 83–98.

Guangrong, C., Junzheng, W., Lipeng, W., Yudong, H., July 2013. Design and simulation of a hydraulic biped robot. En: Control Conference (CCC), 2013 32nd Chinese. pp. 4244–4249.

Hashimoto, S., Narita, S., Kasahara, H., Shirai, K., Kobayashi, T., Takanishi, A., Sugano, S., et al., 2002. Humanoid robots in waseda university-hadaly-2 and wabian. Advanced Robotics 12(1), 25–38.

Hirai, K., Hirose, M., Haikawa, Y., Takenake, T., 1998. The development of honda humanoid robot. En: the 1998 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Leuven, Belgium, pp. 1321–1326.

Honda, 2014. Asimo the world’s most advanced humanoid robot. URL: http://asimo.honda.com/asimo-specs/

Kajita, S., Kanehiro, F., Kaneko, K., Fujiwara, K., Yokoi, K., Hirukawa, H., 2002. A realtime pattern generator for biped walking. En: the 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Washington, D.C., pp. 31–37.

Kajita, S., Kanehiro, F., Kaneko, K., Yokoi, K., Hirukawa, H., November 2001. The 3d linear inverted pendulum mode: a simple modeling for a biped walking pattern generation. En: the 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Maui, HI, pp. 239–246.

Kajita, S., Tani, K., february 1996. Experimental study of biped dynamic walking. IEEE Control Systems Magazine 16(1), 13–19.

Kajita, S., Yamaura, T., Kobayashi, A., August 1992. Dynamic walking control of biped robot along a potential energy conserving orbit. IEEE Transactions on Robotics and Automation 8(4), 431–437.

Kaneko, K., Kanehiro, F., Kajita, S., Yokoyama, K., Akachi, K., Kawasaki, T., Ota, S., Isozumi, T., 2002. Design of prototype humanoid robotics platform for hrp. En: the 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Lausanne, Switzerland, pp. 2431–2436.

Lim, H., Yamamoto, Y., Takanishi, A., June 2000. Control to realize human-like walking of a biped humanoid robot. En: the IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, Computational Cybernetics and Simulations. Nashville, TN, pp. 3271–3276.

Loffler, K., Gienger, M., Pfeiffer, F., Ulbrich, H., 2004. Sensors and control concept of a biped robot. IEEE Transactions on Industrial Electronics 51(5), 972–980.

Mitobe, K., Mori, N., Aida, K., Nasu, Y., 1995. Nonlinear feedback control of a biped walking robot. En: the 1995 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Nagoya, Japan, pp. 2865–2870.

Moquet, S., Octubre 2004. Conception d’un robot bipede, projet international de fin d’etudes effectué a l’institut technologique de la laguna. Tech. rep., Francia.

Ortiz, J., Mayo 2005. Contribución al diseño mecánico de un robot caminante bípedo. Tech. rep., Instituto Tecnologico de la Laguna, Torreon, M ´ exico. ´

Park, J. H., Kim, K. D., 1998. Biped robot walking using gravity-compensated inverted pendulum mode and computed torque control. En: the 1998 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Leuven, Belgium, pp. 3528–3533.

Pámanes, J., Núñez, J., Septiembre 2001. Análisis del caminado de un robot bípedo para un patrón de marcha basado en movimientos cicloidales. En: Memorias del III Congreso Mexicano de Robótica (COMRob2001) de la AMRob. Querétaro, México, pp. 62–67.

Pámanes, J. A., Campos, C., Llama, M., Noviembre 2010. Análisis del zmp del robot bípedo del itlag con contrapesos reciprocantes. En: Memorias del XII Congreso mexicano de robótica (COMRob2010) de la AMRob, artículo A40. Mazatlan, México. ´

Raibert, M., December 2010. Dynamic legged robots for rough terrain. En: 10th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots (Humanoids). Nashville, TN, p. 1.

Sano, A., Furusho, J., 1990. Realization of natural dynamic walking using the angular momentum information. En: the 1990 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Cincinnati, OH, pp. 1476–1481.

Takanobu, H., Tabayashi, H., Narita, S., Takanishi, A., Guglielmelli, E., Dario., P., August 1999. Remote interaction between human and humanoid robot. Autonomous Robots 25(4), 371–385.

Thuilot, B., Goswami, A., Espiau, B., 1997. Bifurcation and chaos in a simple passive bipedal gait. En: the 1997 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Albuquerque, NM, pp. 792–798.

Vazquez, J. A., Velasco-Villa, M., Junio 2013. Analisis del deslizamiento ´ en el punto de apoyo de un robot b´ıpedo de 5-gdl. Revista Iberoamericana de Automatica ´ e Informatica Industrial ´ 10 (2).

Velázquez, A., diciembre 2007. Implantación de controladores en tiempo real para un robot bípedo de 4 g.d.l. Master’s thesis, Instituto Tecnológico de la Laguna, Torreón, México.

Vukobratovic, M., Juricic, D., 1969. Contribution to the synthesis of biped gait. IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering 16 (1).

Wang, L., Liu, Z., Chen, C., Zhang, Y., Lee, S., Chen, X., May 2013. Energyefficient svm learning control system for biped walking robots. Neural Networks and Learning Systems, IEEE Transactions on 24 (5), 831–837.

Westervelt, E. R., Buche, G., Grizzle, J. W., 2004a. Experimental validation of a framework for the design of controllers that induce stable walking in planar bipeds. International Journal of Robotics Research 23(6), 559–582.

Westervelt, E. R., Buche, G., Grizzle, J. W., 2004b. Inducing dynamically stable walking in an underactuated prototype planar biped. En: the 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation. New Orleans, LA, pp. 4234–4239.

Yamaguchi, J., Soga, E., Inoue, S., Takanishi, A., 1999. Development of a bipedial humanoid robot: control method of whole body cooperative dynamic biped walking. En: the 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Detroit, MI, pp. 368–374.

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1. Interconnection and damping assignment passivity-based control for a compass-like biped robot
VÍctor de-León-Gómez, Víctor Santibañez, Jesús Sandoval
International Journal of Advanced Robotic Systems  vol: 14  num.: 4  primera página: 172988141771659  año: 2017  
doi: 10.1177/1729881417716593



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