Сглаживание траектории центра масс робота методом генетического отбора

Abstract

В работе рассматривается метод расчёта кинематики шарнирной конструкции и применение генетического алгоритма для обеспечения требуемой траектории движения заданных точек конструкции. Сначала описаны типы звеньев произвольных шарнирных конструкций, их математическое описание и построение на их основе систем нелинейных уравнений, описывающих кинематику шарнирных конструкций. Полученные нелинейные системы решаются многократным применением метода Ньютона для систем нелинейных уравнений. Построенный алгоритм применяется для расчёта кинематики шарнирной конструкции, представляющей собой модель конечности «кинетических скульптур» Тео Янсена. Целью расчёта является подбор оптимальных параметров конечности, которые позволят применить её для модели робота с четырьмя опорными конечностями. Строится функция приспособленности траектории опорной точки и методом генетического отбора подбирается лучшая траектория, которая обеспечивает прямолинейное движение корпуса робота относительно земли. Теоретические расчёты подкрепляются численным моделированием и визуализацией. В конце статьи приводится график, иллюстрирующий успешное применение разработанной модели. На основе теоретических построений создан реальный прототип шагающего робота с четырьмя конечностями методом 3D печати комплектующих и последующей сборки.

Keywords

• кинематика шарнирной конструкции
• «кинетическая скульптура» тео янсена
• метод ньютона
• генетический алгоритм
• шагающий робот