การออกแบบโปรแกรมสำหรับการคลื่อนที่หุ่นยนต์หกขา

Program design for Locomotion of Hexapod robot

Name: โยเซฟ เอากัมจง

ThaSH: หุ่นยนต์ -- การออกแบบและการสร้าง

ThaSH: หุ่นยนต์ -- ระบบควบคุม

ThaSH: หุ่นยนต์ -- จลนศาสตร์

ThaSH: หุ่นยนต์

Abstract: หุ่นยนต์ที่มีหลายขาถือเป็นหุ่นยนต์ที่มีความซับซ้อนในแง่มุมของการควบคุมรูปแบบการเดินเนื่องจากมีความเป็นไปได้ของรูปแบบการเคลื่อนที่ที่หลากหลาย โดยทั่วไปแล้วการสร้างรูปแบบการเดินของหุ่นยนต์หลายขามักจะเป็นการเลียนแบบสัตว์ที่มีอยู่ตามธรรมชาติ เนื่องจากเป็นท่าทางที่เข้าใจกันว่าเหมาะสมที่สุดสำหรับการเดินในแง่มุมของประสิทธิภาพเชิงพลังงาน อย่างไรก็ตามในเชิงวิจัย ก็เป็นที่น่าสนใจที่จะศึกษาการเดินที่มีความเป็นไปได้ให้มากที่สุดแม้อาจจะไม่ใช่ท่าเดินที่สัตว์เลือกใช้ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการออกแบบโปรแกรมสำหรับควบคุม หุ่นยนต์หกขา (hexapod robot) ซึ่งมีอยู่ 2 โหมดการเคลื่อนที่คือ ยืนและเดิน ในโหมดยืนหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนตำแหน่ง (position) และมุมวางตัว (orientation) ได้ 6 องศาอิสระ ในโหมดการเดินนอกจากหุ่นยนต์จะสามารถเดินได้ในรูปแบบการเดินที่สัตว์หกขาใช้ตามธรรมชาติเช่น tripod gait ,wave gait, amble gait, ripple gait และ bipod gait นั้น ยังสามารถตั้งรูปแบบการเดินที่แตกต่างออกไป เช่นการเดินขณะที่มีการบิดตัว (yaw) เอียงตัว (pitch, roll) และการปรับความสูงของการเดิน ผู้วิจัยได้สร้างต้นแบบหุ่นยนต์หกขาขนาดเล็กขึ้นและเขียนโปรแกรมควบคุมผ่าน microcontroller หุ่นยนต์ถูกควบคุมจากผู้ควบคุมผ่านรีโมทคอนโทรลซึ่งสั่งการในรูปแบบของความเร็วในการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางลำตัวหกองศาอิสระ โดยโปรแกรมสามารถการตอบสนองการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ได้อย่างฉับพลันเมื่อมีการเปลี่ยนความเร็วและทิศทางจากผู้ควบคุม จากการทดสอบในกรณีที่ไม่มีการลื่นไถล หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปด้านหน้าเป็นเส้นตรงด้วยความเร็วสูงสุดประมาณ 0.347 เมตรต่อวินาที ในท่า Tripod Gait และหมุนตัวด้วยความเร็วสูงสุด 0.82 เรเดียนต่อวินาที ในท่า Bipod Gait โปรแกรมที่พัฒนาขึ้น ในงานวิจัยนี้ยังมีข้อจำกัดอยู่ที่การออกแบบการก้าวขาที่ไม่สามารถสลับลำดับการเดินได้เมื่อต้องการกลับทิศทางการเดินอย่างฉับพลัน ซึ่งมีผลให้ในการวางแผนการวางเท้า ระยะก้าวในการเคลื่อนที่ค่อนข้างที่จะสั้น และทำให้ความเร็วสูงสุดมีค่าค่อนข้างน้อย ซึ่งประเด็นควรเป็นประเด็นหลักในการพัฒนาโปรแกรมต่อไป

Abstract: Multi-legged robots are complicated in the sense of motion planning as they can have many gaits of movement. In general development, robot gait generation replicates the nature as it is deemed as the optimum way to traverse in terms of energy efficiency. However, for research it is interesting to explore unconventional ways even it is not selected by natural beings. This project aims to design a program for motion of hexapod robots (six-legged robot). There are two modes of motion: standing and walking. In the standing mode, the robot can move its body positions and orientations in six degrees of freedom. In the walking mode not only is the robot capable of imitating several natural gaits such as tripod, wave, amble, ripple, and bipod, but also it is able to traverse in these gaits while there exist a body twist (yaw) and/or tilt (pitch, roll). The height of it's body relative to the ground can also be adjusted. A small hexapod prototype was constructed, and a program was developed for microcontrollers that control the robot actuators. The user can control the robot through a remote control to vary the velocity in all six degrees of freedom of the body. The robot can respond to a sudden change of direction from the user. From the test in case of no slippage the robot can travel forward with the maximum velocity of 0.347 meters per second in Tripod gait and rotate with the maximum angular velocity of 0.82 radians per second in Bipod gait. The program developed in this project still has limitation as it cannot reverse the leg movement patterns when the user commands a reversed direction. This causes the leg placement planning to have relatively short strides which affects the maximum speed capability. This limitation should be the main point of focus in the future development.

มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. สำนักหอสมุด

Address: เชียงใหม่

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: ธีระพงษ์ ว่องรัตนะไพศาล

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2566

Modified: 2567-01-10

Issued: 2567-01-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

©copyrights มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	630631080.pdf	4.85 MB	12	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.036273 วินาที