Δυναμική, σχεδιασμός κίνησης και έλεγχος εξάποδου ρομπότ σε δύσβατο έδαφος - Νίτσος, Θεοφάνης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου, 2016)
Η εργασία αυτή αφορά τη μελέτη της κίνησης ενός εξάποδου ρομπότ σε δύσβατο έδαφος με άγνωστη μορφολογία. Συγκεκριμένα, αναζητούνται μέθοδοι σχεδιασμού της κίνησης και ελέγχου του ρομπότ που εξασφαλίζουν τη στατική ευστάθεια του μηχανισμού καθ’ όλη τη διάρκεια της κίνησης του. Αρχικά, μοντελοποιείται ένα ρομπότ με j πόδια και i αρθρώσεις ανά πόδι. Αναπτύσσεται η κινηματική του ρομπότ μέσω της μεθοδολογίας Denavit-Hartenberg, και εξάγονται οι εξισώσεις κίνησης που περιγράφουν τη δυναμική του μέσω της μεθοδολογίας Euler-Lagrange. Οι εξισώσεις κίνησης συνδυάζονται με ένα μοντέλο εδάφους ελατηρίου-αποσβεστήρα, και μοντέλο τριβής Coulomb. Το τελικό σύστημα διαφορικών εξισώσεων περιγράφει τη συνδυασμένη δυναμική του ρομπότ και του εδάφους. Tο σύστημα διαφορικών εξισώσεων χρησιμοποιείται για την περίπτωση ενός δίποδου ρομπότ που μπορεί να κινείται σε δύο διαστάσεις. Μέσω προσομοιώσεων σε περιβάλλον Simulink διερευνάται το σενάριο λειτουργίας όπου το δίποδο ρομπότ χρειάζεται να πατήσει πάνω σε εμπόδιο. Δοκιμάζονται διάφοροι νόμοι ελέγχου και τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αναλύονται. Τελικά επιλέγεται ένας ελεγκτής με κριτήριο την απόκριση και την ευκολία υλοποίησης του σε ένα πραγματικό σύστημα. Aναπτύσσεται η προσομοίωση ενός εξάποδου ρομπότ σε περιβάλλον Matlab/Simulink με χρήση του ελεγκτή που επιλέχθηκε. Η κίνηση του εξάποδου ρομπότ διερευνάται και αναλύεται για έδαφος με εμπόδια και κλίσεις. Τα προβλήματα που παρουσιάζονται επισημαίνονται και αντιμετωπίζονται με κατάλληλες προσθήκες στο σχεδιασμό της κίνησης και τον έλεγχο του εξάποδου ρομπότ. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένας νόμος ελέγχου που επιτρέπει στο εξάποδο ρομπότ να κινείται απρόσκοπτα σε δύσβατο έδαφος με άγνωστη μορφολογία διατηρώντας ένα προκαθορισμένο περιθώριο στατικής ευστάθειας.