Động lực học và Điều khiển Robot Hình Người: Một Cách Tiếp Cận Hình Học

Paladyn - 2010
Vladimir G. Ivancevic1, Tijana T. Ivancevic2
1Land Operation Division, Defence Science & Technology Organisation, Edinburgh SA 1500, Australia
2QLIWW IP Pty Ltd. & Tesla Science Evolution Institute, Adelaide, Australia

Tóm tắt

Tóm tắtBài báo này xem xét động lực học hình học hiện đại và điều khiển robot hình người. Hình thức Lagrangian và Hamiltonian tổng quát này bắt đầu bằng một định nghĩa chính xác về đa tạp cấu hình của robot hình người, đó là tập hợp tất cả các góc khớp hoạt động của robot. Dựa trên ‘định luật lực đồng biến’, động lực học và điều khiển robot hình người tổng quát được phát triển. Động lực học Lagrangian tự trị được hình thành trên ‘không gian pha vận tốc robot hình người’ liên quan, trong khi động lực học Hamiltonian tự trị được hình thành trên ‘không gian pha động lượng robot hình người’ liên quan. Điều khiển hình người theo kiểu giống như thần kinh tự nhiên tuân theo quy định hình học này. Động lực học và điều khiển hoàn toàn quay và tự trị này sau đó được tổng quát hóa vào khuôn khổ của sinh học cơ thể không tự trị hiện đại, định nghĩa hàm fitness Hamiltonian. Bài báo kết luận với một số ví dụ mô phỏng.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Ivancevic, V. Symplectic Rotational Geometry in Human Biomechanics. SIAM Rev. 46(3), 455–474 (2004).

Ivancevic, V., Ivancevic, T., Human-Like Biomechanics: A Unified Mathematical Approach to Human Biomechanics and Humanoid Robotics. Springer, Berlin, (2005).

Ivancevic, V., Sharma, S., Complexity in Human Bio-Mechanics. IJHR, 5(4), 679–698 (2008).

V. Ivancevic and T. Ivancevic, Human versus Humanoid Biodynamics, IJHR, 5(4), 699–713, (2008).

Arnold, V.I., Mathematical Methods of Classical Mechanics. Springer, New York, (1978).

Abraham, R., Marsden, J., Foundations of Mechanics. Benjamin, Reading, MA, (1978).

Marsden, J.E., Ratiu, T.S., Introduction to Mechanics and Symmetry: A Basic Exposition of Classical Mechanical Systems. (2nd ed), Springer, New York, (1999).

Ivancevic, V., LieLagrangian model for realistic human biodynamics. IJHR, 3(2), 205–218 (2006).

Ivancevic, V., Ivancevic, T., Applied Differential Geometry: A Modern Introduction. World Scientific, Singapore, (2007).

Ivancevic, V., Generalized Hamiltonian Biodynamics and Topology Invariants of Humanoid Robots, IJMMS, 31(9), 555–565 (2002).

Ivancevic, V. & Beagley, N. Brain-like functor control machine for general humanoid biodynamics, IJMMS, 11, 1759–1779 (2005).

Park, J., Chung, W.-K. Geometric Integration on Euclidean Group With Application to Articulated Multibody Systems. IEEE Trans. Rob. 21(5), 850–863 (2005).

Ivancevic, T., Jet Methods in Time—Dependent Lagrangian Biomechanics, Cent. Eur. J. Phys. 8(5), (2010).

Ivancevic, T. et al, Jet spaces in modern Hamiltonian biomechanics, Cent. Eur. J. Phys. 8(6), (2010).

Ivancevic, T., Jet-Ricci Geometry of Time-Dependent Human Biomechanics, Int. J. Biomath. 3(1), 1–13, (2010).

Giachetta, G., Mangiarotti, L., Sardanashvily, G., New Lagrangian and Hamiltonian Methods in Field Theory, World Scientific, Singapore, (1997).

Wilkie, D.R., The mechanical properties of muscle. Brit. Med. Bull. 12, 177–182, (1956).

Hill, A.V.,The heat of shortening and the dynamic constants of muscle. Proc. Roy. Soc. B76, 136–195, (1938).

Kosko, B., Neural Networks and Fuzzy Systems, A Dynamical Systems Approach to Machine Intelligence. Prentice-Hall, New York, (1992).

Houk, J.C., Regulation of stiffness by skeletomotor reflexes. Ann. Rev. Physiol. 41, 99–123, (1979).

Houk, J.C., Buckingham, J.T., Barto, A.G., Models of the cerebellum and motor learning. Beh. Brain Sci. 19(3), 368–383, (1996).

Isidori, A., Nonlinear Control Systems, An Introduction (2nd ed.) Springer, Berlin, (1989).

Sastri, S.S., Isidori, A., Adaptive control of linearizable systems, IEEE Trans. Aut. Con. 34(11), 1123–1131, (1989).

Ivancevic, V., Ivancevic, T., Neuro-Fuzzy Associative Machinery for Comprehensive Brain and Cognition Modelling. Springer, Berlin, (2007).

Robertson, D.G.E., Caldwell, G.H., Hamill, J., Kamen, G., Whittlesey S.N., Research Methods in Biomechanics. Human Kinetics, Champaign, IL, (2004).