Development of an integrated adaptative control system for a biped robot with a trunk

Este trabalho concebeu um robô bípede composto por uma sucessão de elos rígidos interconectados por 12 articulações rotativas, permitindo movimentos tridimensionais. O robô bípede é constituído por dois subsistemas: tronco e membros inferiores. A modelagem matemática foi realizada em separado para cada um dos subsistemas, que são integrados pelas forças reativas de vínculo. Nossa proposta permite ao robô bípede executar a andadura dinâmica utilizando o tronco para fornecer o balanço dinâmico (estabilidade postural). De forma inédita, foi desenvolvido um gerador automático de trajetória para o tronco que processa as informações de posições e acelerações impostas aos membros inferiores, dotando o robô bípede de reflexos. Foi desenvolvido um gerador de marcha que utiliza a capacidade do robô bípede de executar movimentos tridimensionais, implicando andadura dinamicamente estável sem a efetiva utilização do tronco. O gerador automático de trajetória para o tronco entra em ação se a marcha gerada não mantiver o balanço dinâmico, restabelecendo uma marcha estável. Foi projetado um sistema de controle adaptativo por modelo de referência que utiliza redes neurais artificiais. A avaliação de estabilidade é feita segundo o critério de Lyapunov. O sistema de controle e o gerador automático de trajetórias para o tronco são integrados, compondo os mecanismos adaptativos desenvolvidos para solucionar o modo de andar dinâmicoThe main objective of this work is to project a biped robot machine with a trunk. The mathematical model was realized by considering two sub-systems: the legs and the trunk. The trajectories of the trunk are planned to compensate torques inherent to the dynamic gait, permitting to preserve the dynamic balance of the biped robot. An automatic generator of trajectory for the trunk was developed that processes the infonnation of positions and accelerations imposed to the legs. A gait generator was developed that uses the capacity of the biped robot to execute three-dimensional movements, causing a steady dynamic gait without the effective use of the trunk. The automatic generator of trajectory for the trunk actuates, if the generated do not keep the dynamic balance, reestablishing he steady dynamic gait. A neural network reference model for the adaptive control was projected, which utilizes an RBF neural network and a stability evaluation is based on the criterion of Lyapunov. The system of control and the automatic generator of trajectories for the trunk are integrated, composing the adaptive mechanisms developed to solve the way of dynamic walkin