“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.
The new method analyzes the performance of mobile robots
[M. Radulović]
PDF/A (94 pages)
Automatsko upravljanje / Robotika - Automatic Control / Robotics
Datum odbrane: 07.05.2005.
Popović, Dejan (mentor)
Potkonjak, Veljko (član komisije)
Kovačević, Branko (član komisije)
Jauković, Novak, 1950- (član komisije)
Uskoković, Zdravko, 1950- (član komisije)
Cilj ove disertacije je izrada interaktivnog alata za analizu performansi mobilnih robota sa aspekta praćenja zadate trajektorije kretanja u cilju analize izbora karakteristika adekvatnih pretpostavljenom zadatku.
Osnova interaktivnog alata za off-line analizu karakteristika mobilnog robota je kompletan dinamički model. Alat je razvijen u okviru stantardnog softverskog paketa MatLab i Simulink. Osnova za razvoj simulacionog softvera je optimalno upravljanje zasnovano na dinamičkom programiranju. Interaktivni alat dozvoljava izbor optimizacine funkcije čime je obezbijeđeno testiranje ponašanja sistema pri različitim uslovima.
Primljenivost i fleksibilnost inteaktivnog alata je dokumentovano na primjeru mobilnog robota sa dva upravljiva točka. Dinamički model obuhvata platformu sa opterećenjem koje može biti locirano na različitim pozicijama čime se u velikoj mjeri utiče na inercijalne osobine robota.
Pokazano je da interaktivni alat omogućava izbor odgovarajućih komponenti analizom praćenja različitih trajektorija pri različitim zadacima. Odabir putanja je zasnovan na najčešće prikazanim u literaturi čime se obezbijedilo adekvatno poređenje rezultata.
Predstavljeni su , takođe, rezultati za drugu klasu neholonomnih robotskih sistema zasnovanih na bipedalnoj lokomociji sa aktuatorima čije su karakteristike slične čovječijim mišićima. Cilj ove analize je procjena izvodljivosti hodanja osoba sa paralizovanim donjim ekstremitetima upotrebom funkcionalne električne stimulacije za nervne proteze. Pored toga simulacioni rezultati su upotrebljeni pri dizajniranju sistema koji je korišćen prilikom testiranja laboratorijske verzije višekanalnog elektronskog stimulatora za hodanje više osoba nakon povrede kičmene moždine. Pokazano je da su rezultati dobijeni simulacijom zadovoljavajući u poređenju sa performansama realnog hodanja.
Razlike između dva posmatrana reprezentativna slučaja su tipovi aktuatora i složenost dinamičkih modela. U slučaju mobilnih robota analiza dopušta izbor karakteristika sistema. U slučaju bipedalne lokomocije analiza daje informacije o izvodljivim putanjama pri čemu su karakteristike sistema nepromjenljive. U oba primjera korišćen je isti interaktivni alat i
promjene se realizuju putem dijalog prozora u okviru Simulink programa. U oba slučaja sva neophodna ograničenja se uvode pomoću istog tipa dijalog prozora.
Predstavljeni primjeri su izabrani da bi se prikazala mogućnost analize različitih problema. Razvijeni interaktivni alat omogućava promjenu zadatka analize i objekta dizajniranjem jednog Simulink bloka koji u određenom obliku nosi informaciju o dinamičkom modelu objekta, dok se ostale simulacione aktivnosti automatizovane korišćenjem korisničkih dijalog prozora. Alat je pogodan za analizu holonomnih i neholonomnih nelinearnih sistema sa vremenski promjenljivim karakteristikama.
The objective of this research was the design of an interactive tool for the analysis of tracking abilities of mobile robots, that is, the analysis of the adequacy of characteristics for the given task. This objective followed the trend of modern robotic research for detailed theoretical analyses, but more the fact that most of the published information considers that the robot characteristics are adequate for the task.
The basis for the interactive tool for off-line analysis of the performances of mobile robots is the complete dynamical model. The interactive tool was developed within standard MatLab and Simulink environment. The basis for simulation was the following: Optimal control that applies the dynamic programming. The interactive tool allowed the selection of the cost function; thereby, permittcđ the testing of various system behaviors.
The applicability and flexibility of the interactive tool was documented using the powered two-wheel mobile robot. The dynamic model compriscd the platform with the load that could accept various positions; thereby, greatly affect the inertial properties of the robot. We demonstrated that the interactive tool allows the selection of the most appropriate components, by analyzing the tracking performance for various trajectories and various tasks. The selection of trajectories was based on the most common cases form the literature and that allows us the comparison with the results from the literature.
We also presented results for the different class of nonholonomic system, that is, bipedal walking machines with the actuators that have muscle like properties. The detailed model that includes powered legs and the trunk was customized to resemble to humans with impact on walking. The task was to determine the actuation patterns (timing and intensity). The model comprises three compartment multiplicative models of muscles and non-linear activation curves. The aim of this analysis was to evaluate the feasibility of walking of humans with paralyzeđ legs who are using neural prosthesis, that is, functional electrical stimulation. In addition, the results from the simulation were used to design the system that was tested with the laboratory version of the multi-channel electronic stimulators for walking of several humans after spinal cord injury. The simulation results matched satisfactory the performance of the real walking.
The differences between the two representative cases were the actuators and the complexities of the dynamic models. In the case of wheeled mobile robots the analysis allowed the selection of system characteristics; yet, in the case of bipedal walking the analysis provided information about the feasible trajectories since the system characteristics cannot be changed. In both cases the same interactive tool was used, and the changes were ali performed through the user-friendly window dialogue within the Simulink program. In both cases ali necessary constraints were introduced through the same type of windows dialogues.
The examples presented were selected in order to show the variety of problems that could be analyzed. The developed interactive tool allows the change of the analysis task and object by only designing a single Simulink block that in a defined form carries the dynamic model of the object; ali other simulation actions can be made automatic and use dialogue windows. The tool is suitable for analysis of holonomic and nonholonimc nonlinear systems with time varying characterestics.
Cilj ove disertacije je izrada interaktivnog alata za analizu performansi mobilnih robota sa aspekta praćenja zadate trajektorije kretanja u cilju analize izbora karakteristika adekvatnih pretpostavljenom zadatku.
Osnova interaktivnog alata za off-line analizu karakteristika mobilnog robota je kompletan dinamički model. Alat je razvijen u okviru stantardnog softverskog paketa MatLab i Simulink. Osnova za razvoj simulacionog softvera je optimalno upravljanje zasnovano na dinamičkom programiranju. Interaktivni alat dozvoljava izbor optimizacine funkcije čime je obezbijeđeno testiranje ponašanja sistema pri različitim uslovima.
Primljenivost i fleksibilnost inteaktivnog alata je dokumentovano na primjeru mobilnog robota sa dva upravljiva točka. Dinamički model obuhvata platformu sa opterećenjem koje može biti locirano na različitim pozicijama čime se u velikoj mjeri utiče na inercijalne osobine robota.
Pokazano je da interaktivni alat omogućava izbor odgovarajućih komponenti analizom praćenja različitih trajektorija pri različitim zadacima. Odabir putanja je zasnovan na najčešće prikazanim u literaturi čime se obezbijedilo adekvatno poređenje rezultata.
Predstavljeni su , takođe, rezultati za drugu klasu neholonomnih robotskih sistema zasnovanih na bipedalnoj lokomociji sa aktuatorima čije su karakteristike slične čovječijim mišićima. Cilj ove analize je procjena izvodljivosti hodanja osoba sa paralizovanim donjim ekstremitetima upotrebom funkcionalne električne stimulacije za nervne proteze. Pored toga simulacioni rezultati su upotrebljeni pri dizajniranju sistema koji je korišćen prilikom testiranja laboratorijske verzije višekanalnog elektronskog stimulatora za hodanje više osoba nakon povrede kičmene moždine. Pokazano je da su rezultati dobijeni simulacijom zadovoljavajući u poređenju sa performansama realnog hodanja.
Razlike između dva posmatrana reprezentativna slučaja su tipovi aktuatora i složenost dinamičkih modela. U slučaju mobilnih robota analiza dopušta izbor karakteristika sistema. U slučaju bipedalne lokomocije analiza daje informacije o izvodljivim putanjama pri čemu su karakteristike sistema nepromjenljive. U oba primjera korišćen je isti interaktivni alat i
promjene se realizuju putem dijalog prozora u okviru Simulink programa. U oba slučaja sva neophodna ograničenja se uvode pomoću istog tipa dijalog prozora.
Predstavljeni primjeri su izabrani da bi se prikazala mogućnost analize različitih problema. Razvijeni interaktivni alat omogućava promjenu zadatka analize i objekta dizajniranjem jednog Simulink bloka koji u određenom obliku nosi informaciju o dinamičkom modelu objekta, dok se ostale simulacione aktivnosti automatizovane korišćenjem korisničkih dijalog prozora. Alat je pogodan za analizu holonomnih i neholonomnih nelinearnih sistema sa vremenski promjenljivim karakteristikama.