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May 04, 2005

機器人自我穩定平衡學習研究(1)

此篇文章是由我以前所做過研究內容修訂的,
一方面重新思考下一步要怎麼做,一方面思考在購置硬體所需要注意的事項

機器人自我穩定平衡學習研究

大致上,雙足機器人的平衡可分為以下兩類:
1.靜態平衡:指的是質量中心在機器人頭投射面積內,如不倒翁的姿態。
2.動態平衡:主要分為「靜行走」及「動行走」兩大類。

靜行走:身體的重心經常放在腳心範圍內的行走方式。
動行走:行走時,重心會經常超出腳心的範圍,這時必須藉著身體的姿勢以順暢的行走。

根據人類自我穩定平衡運作模式,為雙足機器人設計一個自我學習的穩定平衡系統,使機器人能保持靜平衡,也能維持動平衡;而且在倒地的姿態下,能自動學習爬起來站立;在機器人身體某部分受損的情況下,也能學習保持平衡的功能,並記憶此穩定機制。

換句話說,即機器人在任何可預期或不可預期的情況下,失去平衡時都能立即恢復平衡狀態。除了硬體上的自我穩定設計外,我們也將建立一個如小腦功能的主控系統,隨時偵測機器人的目前姿態,並藉助於模糊控制與神經網路等機器學習法,以軟體控制機器人的平衡,或命令其作出相關反應動作。

此研究包括了人類穩定平衡的能力探討。在以往的相關機器人研究文獻中,絕大多數是設計者事先在軟體中設計好能做的動作,讓程式照著程式動作,並無自我學習功能。

此研究著重在自我學習功能的建立,也因為機器人的接軸多,動作複雜,動態方程式不易建立,因此針對受控體模式不清楚的環境下使用模糊控制。

由於雙足行走是要學習人類行走,自然地如何從人類的行走得到啟發,進一步讓機器人能穩定平衡的行走。

小嬰兒是從學爬行;使用學步車等;進一步到真正的行走...
從搖搖晃晃的前進到穩健的跨出每一步,甚至跑起步來。
每一步小嬰兒都是經過不斷反覆的練習加上父母細心的教導及誘惑下得來的。

如何將這樣的精神融合設計出穩定平衡的學習演算法,將會是一大挑戰。

底下為一成人行走時的物理分析平均資料之一
資料來源是一本研究人體運動學的書,書名不可考了
walking maker.bmp

由 tabo 發表於 May 4, 2005 03:40 PM

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又讓我學到了一些東西~ THX^^

Posted by: Zirok 發表於 August 29, 2005 01:33 PM

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