Analyses of hexapod robot locomotion over rough terrain

Abstract

Dissertation analyses hexapod robot locomotion over rough terrain and terrain feature identification without using any specialized sensors. An algorithm for identifying and evaluating terrain features using robot‘s feet coordinates is introduced. The thesis consists of introduction, three main chapters, conclusions, bibliography, list of publication. Introduction reveals problem and importance of the work and the object of research as well as describes the purpose and tasks of thesis, research methodology, scientific novelty, practical significance of obtained results and defended statements. Finally a list of author’s publications and conference presentations is given as well as dissertation structure. First chapter introduces to terrain classification and features for terrain classification are described. Also main methods for detecting terrain features are introduced. At the end of the chapter, conclusions and tasks for dissertation are formulated. Second chapter presents robot’s kinematic and imitation model creation. Designed simplified robot control system and control program are described. Also terrain feature identification and evaluation method and decision making system are developed. In the third chapter standard deviation value estimation by simulating robot locomotion on different terrain is presented. Physical robot’s locomotion on flat terrain using adaptive gait is investigated and feet coordinate deviation compensation is discussed. Also robot’s locomotion over rough terrain is investigated and results for terrain roughness identification are presented. Furthermore gait selection algorithm simulation results are discussed. Results of the work were published 4 scientific articles in reviewed scientific periodical publications, 5 – in other editions: one – published in journal quoted in Thomson ISI Proceedings databases, three – in periodic Lithuanian journals, five – in referred international conference journals. 12 presentations were made in conferences on the subject.

Disertacijoje nagrinėjamas šešiakojo roboto judėjimas nelygiu pa-viršiumi ir paviršiaus savybių atpažinimas ir vertinimas pagal roboto pėdų padėtis. Sudarytas ir ištirtas algoritmas, kuris leidžia atpažinti ir įvertinti paviršiaus savybes pagal roboto pėdų koordinates. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašas. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje pateikiama paviršiaus klasifikavimo apžvalga ir išskiriami kriterijai pagal kuriuos galimas paviršiaus savybių klasifikavimas. Taip pat aptariami pagrindiniai paviršiaus savybių atpažinimo metodai. Apžvelgiami skaitiniai paviršiaus savybių vertinimo metodai. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateiktas šešiakojo roboto kinematinio ir imitacinio modelio sudarymas. Aprašoma sudaryta supaprastinta roboto valdymo sistema bei valdančioji programa. Sudaromas paviršiaus savybių atpažinimo ir vertinimo algoritmas bei sprendimų priėmimo sistema. Trečiajame skyriuje pateikiami standartinės nuokrypos verčių nustatymo rezultatai imituojant roboto ėjimą nežinomais paviršiais. Tiriamas fizinio roboto modelio judėjimas lygiu ir nelygiu paviršiumi ir aptariamos nuokrypos bei jų kompensavimo ir paviršiaus nelygumo vertinimo rezultatai. Apibendrinami eisenos parinkimo algoritmo imitavimo rezultatai. Disertacijos tema yra atspausdinti 4 moksliniai straipsniai recenzuojamuose mokslo žurnaluose, 5 – kituose leidiniuose: vienas – mokslo žurnale, įtrauktame į Thomson ISI Proceedings sąrašą; trys – Lietuvos mokslo žurnaluose; penki – kituose recenzuojamuose mokslo leidiniuose. Disertacijos tema perskaityta 12 pranešimų mokslinėse konferencijose.