Palis, F.Telesh, A.A.Telesh2022-03-072022-03-072012https://publica.fraunhofer.de/handle/publica/27957810.25673/5441The main idea of this thesis is to consider walking of biped mechanisms as an oscillating process. The aim of this work is to design the effective methods of the control of oscillating underactuated system and to apply the principles gained to develop periodic and dynamic walking of a prototype of the robot ROTTO. The problem design of the control algorithms of oscillations of variable length pendulum, double pendulum and walking mechanical systems is considered. Different control methods are developed for variable length pendulum and double pendulum. The mathematical model of a two-legged mechanism including impact interaction between feet and support is studied. The method of synthesis of ballistic (natural) trajectories of movement of two-legged mechanical systems is considered for planar and 3D mathematical models. Special trajectories for a two link compass-like mechanism are developed analytically. The algorithms of dynamic walking of a two-legged robot separately in the frontal and sagittal plane and in 3D by maintaining the total energy are developed. The effectively and quality of the synthesized control systems of the mechanisms are simulated and proved experimentally.Die Hauptidee der Dissertation ist die Betrachtung des Gehens von anthropomorphen Robotern als Schwingungsprozess. Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung von effektiven Methoden zur Regelung eines mechanischen Systems mit unvollständigen Steuergrößen und die Verwendung dieses Prinzips für die Synthese des dynamischen Gehens des zweibeinigen Roboters ROTTO. In der Arbeit wurde das Regelungssystem für die Schwingungsamplitude eines Pendels mit variabler Länge, eines Zwei-Massen-Pendels und eines Laufroboters betrachtet. Für das Pendel mit variabler Länge und das Zwei-Massen-Pendel wurden verschiedene Regelungsgesetzte für die Schwingungsamplitude entwickelt. Es wurde das mathematische Model eines zweibeinigen Laufmechanismus aufgestellt und seine Kontaktnahme mit dem Untergrund betrachtet. Hierfür wurde eine Methode zur Synthese der ballistischen Trajektorie für den 2D und 3D Mechanismus entwickelt. Für ein stark vereinfachtes Modell (Zirkelmodell) wurde eine spezielle Trajektorie analytisch abgeleitet. Für das dynamische Gehen eines zweibeinigen Roboters wurden die Algorithmen jeweils unabhängig voneinander in der frontalen und sagittalen Ebene und in 3D auf der Basis der Regelung der Gesamtenergie entwickelt. Effizienz und Qualität der entwickelten Regelungssysteme wurden durch Simulation und Experiment nachgewiesen.en670doctoral thesis