Прилог синтези општег модела динамике хуманоидних робота са посебним освртом на спортско-тренажне активности

Abstract

У тези је дата суштинска анализа различитих врста кретања хуманоидних система. Показана је директна веза између хуманоидне роботике и биомеханике, њихов заједнички допринос развоју обе научне гране мећусобним прожимањем. Кретање хуманоидних система јесте најсложенија врста кретања, како са становишта биомеханике тако и са становишта хуманодне роботике. Да би успешно описали ову врсту кретања било је потребно анализирати различите врсте кретања, утврдити правилност и услове за одрживост ових врста кретања. Утврђено је да стабилност кретања хуманоидиних система не може бити адекватно описана стандардним тестовима стабилности, већ је потребно увести нове принципе и методе којима се може обезбедити стабилност кретања и поновљивост. Уведен је и објашњен појам динамичког баланса хуманоидног система, његова примена и методе провере. Показано је да је ЗМП универзални индикатор очувања динамичког баланса кретања хуманоидиних система у посматраном тренутку. Анализиране су различите врсте кретања и дата ситематизација на регуларна и нерегуларна кретања хуманоидних система. Објашњен је утицај ЗМП-а на одржавање динамичког баланса код регуларних и нерегуларних кретања као и методе за одређивање ситуација када може дођи до губитка динамичког баланса. Показано је да су могућа кретања хуманоидних система и у стању динамичког дисбаланса али под специфичним условима. Дат је осврт на раније предложени генерални приступ моделовању хуманоидних система и његовој примени у спортским и тренажним активностима као и пример моделовања једног одабраног кретања – скока у даљ из места. Објашњен је однос дужине скока у зависности од величине актуационих момената у појединим кључним зглобовима за дати хуманоидни модел са 20 степени слободе.

The fundamental data analysis of various types of humanoid motion systems are presented in the thesis. Direct relationship between the humanoid robotics, and biomechanics, their joint contribution to the development of both scientific areas of the mutual interactions are demonstrated. The movement of humanoid systems is the most complex types of movement, both from the standpoint of biomechanics and humanoid robotics. In order to successfully describe this type of movement it is necessary to analyze different types of movements, and to determine whether the conditions for the sustainability of these types of movements. It is shown that the stability of motion of humanoidini systems can not be adequately described by standard tests of stability. It is necessary to introduce new principles and methods that can provide stability and repeatability of movements. The concept of dynamic balance of the humanoid systems is introduced and explained, together with its implementation and verification methods. It is shown that ZMP is universal indicator of dynamic balance preservation during the humanoidinih system movement at the observed moment of time. Different types of movements and systematization of regular and irregular motion of humanoid systems are analyzed and explained. ZMP influence on dynamic balance maintainance of regular and irregular movements are explained as well as methods for determining when a situation may come to a loss of dynamic balance. Possiblities of movements of humanoid systems during dynamic imbalances are shown under specific conditions. It also outlines the Previosly propose general approach of modeling of humanoid systems are underlined as wekk as its application in sports and training activities. Selected example of long jump simulation and modeling are explained an analysed. The relationships of the length of the jump depending on the moments actuated in the key joints for given humanoid model with 20 degrees of freedom are explained.