MUSCLE-SKELETAL MODEL APPROACH IN HUMANOID ROBOTS

Year 2024, Volume: 1 Issue: 37, 15 - 29, 31.07.2024

Hikmet İmamoğlu , Süleyman Murat Bağdatlı

https://doi.org/10.47118/somatbd.1493355

Abstract

The act of being able to move is a result of vitality, and the most advanced type is the act of walking on two legs. The act of walking occurs when certain limbs periodically repeat their own movements. This movement is called a "step". The walking movement is formed by the repetition of steps. Human body structural design has been tried to adapt to today's technology with different approaches, but while trying to make a technological difference during these approaches, they neglected some basic facts. In this study, the humanoid walking motion was divided into parts in the form of stepping and divided into 2 as mobility and balance ability and analyzed mathematically. An ideal physical model design that will provide movement has been realized. The mathematical model that emerged as a result of the examination of the walking movement was applied to the sample movements and analyzed with the graphical results obtained.

Keywords

Humanoid robot, Human-gait, Musculoskeletal model, Humanoid balance step

İNSANSI ROBOTLARDA KAS İSKELET MODELİ YAKLAŞIMI

Abstract

Hareket edebilmek eylemi canlılığın bir sonucudur ve en gelişmiş türü ise 2 ayak üzerinde yürüme eylemidir. Belirli uzuvların kendi hareketlerini periyodik olarak tekrarlamasıyla yürüme eylemi meydana gelir. Bu hareket “adım” olarak adlandırılır. Yürüme hareketi adımların tekrarlanmasıyla oluşur. İnsan gövde yapısal tasarımı farklı yaklaşımlar ile günümüz teknolojisine uyarlamaya çalışılmıştır ancak bu yaklaşımlar esnasında teknolojik açıdan bir fark yaratmak isterken bir takım temel gerçekleri ihmal etmişlerdir. Bu çalışmada, insansı yürüme hareketi adımlama biçiminde parçalara bölünerek hareket kabiliyeti ve denge kabiliyeti olarak 2 ye ayrılmış ve matematiksel olarak incelenmiştir. Hareketi sağlayacak ideal bir fiziksel model tasarım gerçekleştirilmiştir. Yürüme hareketinin incelenmesi sonucu ortaya çıkan matematiksel model örnek hareketlerde uygulanarak analiz edilmiş elde edilen grafiksel sonuçlarla yorumlanmıştır.

Keywords

İnsansı robot, İnsan yürüyüşü, Kas-İskelet Modeli, İnsansı Denge Adımı

References

• [1].Soga E., Inoue S., Takanishi A., Yamaguchi. J., Development of a Bipedal Humanoid Robot, International Conference on Robotics Automation, Detroit, Michigan, 1999.
• [2].Erbatur K., Seven U., Taşkıran E., Koca Ö., Ters Sarkaç Modeli ve Salınan Bacak Telafisi ile Oluşturulan Yürüyen Robot Referans Yörüngeleri, Sabancı Üniversitesi 2021.
• [3].Çatalkaya M., Akay O.E., İnsan Adım Yörünge Eğrilerinin 2R Manipülatör Kullanarak Elde Edilmesi, Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of Engineering Sciences 21(3):267-271, 2018.
• [4].Kaneko K., Harada K., Kanehiro F., Miyamori G., Akachi K., Humanoid Robot, HRP-3 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Nice, 2008.
• [5].İmamoğlu H., Bağımsız Hareket Kabiliyetine Sahip Robotik Yürüme Sistemi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. 2023.
• [6].Husty M.L., An algorithm for solving the direct kinematics of general Stewart-Gough platforms, Mechanism and Machine Theory, 31(4), Mayıs, 365-379,1996.
• [7].Tez T., İki Ayaklı Yürüyen Robot Dinamiğinin Deneysel ve Teorik Araştırılması, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktara Tezi (Basılmış), 2017.
• [8].Gerçek A., İki Ayaklı Yürüyen Robot Tasarımı ve Prototip İmalatı, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış), 2012.
• [9].İmamoğlu, H., & Bağdatlı, S. M., Mühendislik Problemlerinin Matlab Simulink Programi Desteğiyle Matematiksel Modellenmesi. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 1(33), 1-15, 2022.
• [10].Kim J.Y., Park W., Oh J.H., Walking Control Algorithm of Biped Humanoid Robot, Journal of Intelligent & Robotic Systems, 48(4):457-484, 2007.
• [11].Nguyen V.X., Experimental System for The Optimization of The Parallel Manipulator Control, Journal of Computer Science and Cybernetics, 31(2) Ağustos, 83–95, 2015.
• [12].Rahman N., Akhlaq A., Dynamic analysis and vibration control of a multi-body system using MSC Adams, Latin American Journal of Solids and Structures, 12(8):1505-1524, India, 2015.
• [13].Şeker A., Talmaç M.A., Sarıkaya İ., Yürüme Biyomekaniği, TOTBİD Dergisi, 13:314–324, 2014.
• [14].Şen M.A., Kalyancu M., Dört Ayakli Robotların Modellenmesi, Kontrolü ve Engebeli Yüzeylerde Yürüyüşü Üzerine Bir Literatür Araştirması, Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, c.9, s.1, 250-279, 2021.
• [15].Tuna, A., Inclusive Education for Young Children with Autism Spectrum Disorder: Use of Humanoid Robots and Virtual Agents to Alleviate Symptoms and Improve Skills, and A Pilot Study. Journal of Learning and Teaching in Digital Age 7(2), 274-282, 2022.
• [16].Avcı, S., Günümüz Sanat Eğitiminde Sanat Anatomisi Dersi, Yedi Sanat, Tasarım ve Bilim Dergisi. 20, 25-37, 2018.
• [17].Breganon, R., Montezuma, M. A. F., Souza, M. M., Lemes, R. C., Belo, E. M., Optimal H Infinity Controller Applied to a Stewart Platform, International Journal of Advanced Engineering Research and Science, 5(7), 51-59, 2018.
• [18].Alam, M. N., Akhlaq A., Rahman N., Dynamic analysis and vibration control of a multi-body system using MSC Adams, Latin American Journal of Solids and Structures, 12(8), 1505-1524 2015.