كنترل راه‌ رفتن ربات نائو بر اساس كنترل‌كننده ي پيش‌بين مبتني بر مدل

Control of nao robot walking on the basis of model-based predictive controller

در اين مقاله يك كنترل‌كننده بر اساس كنترل پيش‌بين جهت هدايت و كنترل ربات دوپاي نائو پيشنهاد شده است. يكي از چالش‌هاي موجود بر سر راه اعمال عملي اين نوع كنترل كننده‌ها بار محاسباتي آن‌ها و زمان‌بر بودن عمليات كنترلي آن در هر گام زماني مي‌باشد، كه به منظور كاهش بار محاسباتي كنترل‌كننده پيش‌بين، استفاده از توابع لاگر پيشنهاد شده است. در اين پژوهش ابتدا با استفاده از روش‌هاي مرسوم شناسايي با استفاده از داده‌هاي واقعي به‌دست آمده از ربات نائو موجود در مركز تحقيقات مكاترونيك دانشگاه آزاد قزوين، يك مدل مناسب براي راه‌رفتن ربات نائو كه به‌صورت يك حركت دوبعدي در صفحه در نظر گرفته شده است، پيشنهاد مي‌شود. سپس با استفاده از كنترل‌كننده پيش‌بين مبتني بر مدل به طراحي كنترل‌كننده‌ براي حركت ربات پرداخته خواهد شد. هدف از اين رويكرد كنترلي، در گام نخست پايدارسازي را‌ه‌رفتن ربات و پس از آن، هدايت ربات و سپس حفظ آن بر روي مسير مطلوب مورد نظر است، به طوري كه تا جايي كه امكان دارد اين رديابي مسير به خوبي انجام شود. علاوه‌ بر اين به منظور ارزيابي كارايي كنترل‌كننده پيشنهادي، اين كنترل‌كننده را با كنترل‌كننده تناسبي، مشتق‌گير و انتگرالي مقايسه كرده و به بررسي آن پرداخته خواهد شد. نتايج شبيه‌سازي، موثر بودن عملكرد كنترلي پيشنهادي را در رديابي مسير ربات نشان مي‌دهد، كه در انتها مقايسه‌ي نتايج حاصل از هر دو رويكرد كنترلي، گوياي كارايي و قابليت‌هاي متعدد روش پيشنهادي در اين پژوهش مي‌باشد

In this paper a controller has been presented based on the predictive control to drive and control the bipedal Nao robot. One of the challenges in the practical application of these types of controllers is their high computational loading and the time-consuming control operations in each time step, in which it is suggested to use Laguerre Functions to reduce the computational loading of the predictive controller. In this study, first using the conventional methods for the identification, and via the real data obtained from the Nao robot in Mechatronics Research Center of Qazvin Azad University, a proper model is proposed for walking the Nao robot which is considered as a two-dimensional motion in the plane. Then a controller is designed to control the robot motion using the model based predictive controller. The purpose of this control approach in the first place is to stabilize the walking of the robot and then to guide and keep it on the desired trajectory, so that this trajectory tracking can be performed well, as much as possible. Moreover, in order to evaluate the efficiency of the proposed controller, this controller has been compared with a proportional-integral-derivative controller and will be studied. The simulation results show the effectiveness of the proposed controller performance in the robot trajectory tracking, which by comparing the obtained results from both of the control approaches, indicates the efficiency and different capabilities of the proposed method in this study.