Humanoid[1] 1/10 – ทำไมต้องมีระบบควบคุม?

Humanoid[1] 1/10 – ทำไมต้องมีระบบควบคุม?

Introduction

ก่อนจะพูดถึงการเขียนระบบคอนโทรลหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ ก็ต้องพูดถึงเหตุผลกันก่อน

เราศึกษาระบบควบคุมของหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ ไปทำไม?

        หุ่นยนต์เดิน 2 ขานั้นเป็นส่วนหนึ่งของหุ่นยนต์ที่มีขาเดิน ซึ่งจริงๆแล้วการทำเครื่องจักรที่มีขาเคลื่อนที่ได้นั้นมีแรงบันดาลใจมาจากความไม่ต่อเนื่องของพิ้นผิว ไม่ว่าจะเป็น พื้นขรุขระ ขั้นบันได ซึ่งการใช้ขาเดินนั้นทำได้ดี ไม่ว่าจะเป็นสัตว์ 2 เท้าหรือ สัตว์ 4 เท้าก็ตาม นอกจากนี้หุ่นยนต์เดิน 2 ขากำลังได้รับความสนใจอย่างมาก ตั้งแต่ การนำหุ่นยนต์มาทำงานที่อันตรายแทนที่มนุษย์ (กู้ระเบิด, ตรวจสอบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์, การทหาร และอื่นๆ) การทดแทนส่วนที่ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ (พิการช่วงล่าง, การทำหุ่นยนต์ช่วยบำบัด, และการกระตุ้นเซลล์ประสาท)

        ถึงเวลาอันสมควรแล้ว หลังจากเกริ่นมานาน เข้าเรื่องกันเลยดีกว่า

2017-06-05 21_28_54-Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion PDF.pdf - Foxit Reader
Zero Moment Point

        Zero Moment Point (ZMP) คือจุดที่ Inertia moments และ Gravity moment หักล้างกันทำให้ผลลัพธ์ออกมาเป็น 0 โดยคิดว่าพื้นไม่ลื่น ถ้าฟังแล้วก็อาจจะยังงงๆอยู่ งั้นอธิบายใหม่ง่ายเป็น ZMP เป็นคอนเซปความสัมพันธ์ของการควบคุมการเคลื่อนไหวโดยใช้ dynamics เข้ามาช่วย ยกตัวอย่างเช่นในหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ มันจะควบคุมตำแหน่งโดยการเพิ่มความเร่งของลำตัวไปในทิศทางที่มันจะล้ม นั่นทำให้เกิดโมเมนต์ขึ้น เหมือนกับเวลาที่เรายืนอยู่แล้วจะล้ม ขณะนั้นเราจะพยายามฝืนไม่ให้ล้มโดยการยื่นแขนออกมาแล้วก็แกว่งๆไปในทางที่จะล้ม

        โดยทั่วไปแล้วการควบคุมหุ่นยนต์เดิน 2 ขาให้สามารถเดินได้อย่างมีเสถียรภาพนั้นมักจะนิยมใช้การควบคุมตำแหน่งของจุด ZMP ของหุ่นยนต์ให้อยู่ภายในหน้าสัมผัสของฝ่าเท้าที่สัมผัสอยู่กับพื้น โดยจุดนี้สามารถหาได้จากการวัดด้วย Force Sensor ที่ฝ่าเท้าของหุ่นยนต์หรือมาจากการคำนวณก็ได้

2017-06-08 11_58_08-Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion PDF.pdf - Foxit Reader.png
Various phases of Bipedal walking

ท่วงท่าการเดินต่างๆของหุ่นยนต์เดิน 2 ขา (ท่วงท่า มีคำอื่นดีกว่านี้ไหมเนี่ย มันฟังดูตลกๆ 555 ) โดยเราจะมีอยู่หลักๆ 2 แบบ คือ

  1. Single Support ที่อยู่ในรูป (a),(b) ซึ่งก็คือจังหวะที่เท้าของหุ่นยนต์สัมผัสพื้นเพียงเท้าเดียว หรือจะเรียกอีกอย่างว่า Swing phase 
  2. Double Support ที่อยู่ในรูป (c) คือจังหวะที่เท้าของหุ่นยนต์สัมผัสพื้นทั้งสองเท้า

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s