Tesi etd-04152022-162145 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
FERRETTI, MARCO
URN
etd-04152022-162145
Titolo
Design, control, and simulation of an integrated airbag safety system and a fall-detection algorithm for a humanoid robot.
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA ROBOTICA E DELL'AUTOMAZIONE
Relatori
relatore Prof. Bicchi, Antonio
Parole chiave
- algorithm
- robot
- humanoid
- fall-detection
- stability
- estimate
- RAS
- Lyapunov
- safety
- airbag
- level curve
- Matlab
- ROS
- Alter-Ego
- simulation
- design
- control
Data inizio appello
05/05/2022
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
05/05/2092
Riassunto
ABSTRACT
This master's thesis aims to implement and test a prototype of an integrated airbag safety device for humanoid robots and the related fall-detection algorithm. The SKV Hit-Air motorcycle airbag with mechanical starting, available on the market, adapted to better protect the robot, is used for this purpose. The fall-detection algorithm is based on the numerical estimate of the robot RAS, through the iterative analysis of multiple Lyapunov candidates, using level curves. The estimate was carried out in the Matlab environment, after having performed the study of the model of the humanoid segway robot Alter-Ego, chosen as the tester. Subsequently, the estimation results were exported to the ROS to implement the fall algorithm and develop a control based on a state machine, which activates the airbag in the event of a detected fall. The system was tested using the Alter-Ego simulator in Gazebo. Finally, the mechanical design of the device components is created.
SOMMARIO
Questa tesi magistrale si pone come obiettivo la realizzazione ed il test di un prototipo di dispositivo di sicurezza airbag integrato per robot umanoidi e del relativo algoritmo di detezione di caduta. A questo scopo viene utilizzato l’airbag da motociclista SKV Hit-Air, ad avviamento meccanico, disponibile in commercio, riadattato per proteggere al meglio il robot. L’algoritmo di detezione di caduta si basa sulla stima numerica della RAS del robot, effettuata tramite l’analisi iterativa di molteplici candidate di Lyapunov, mediante curve di livello. La stima è stata effettuata in ambiente Matlab, dopo aver eseguito lo studio del modello del robot segway umanoide Alter-Ego, scelto come tester. Successivamente i risultati di stima sono stati esportati in ambiente ROS per implementare l’algoritmo di caduta e sviluppare un controllo basato su macchina a stati, che attivi l’airbag in caso di caduta rilevata. Il sistema è stato testato tramite il simulatore di Alter-Ego in Gazebo. Infine, viene realizzato il design meccanico dei componenti del dispositivo.
This master's thesis aims to implement and test a prototype of an integrated airbag safety device for humanoid robots and the related fall-detection algorithm. The SKV Hit-Air motorcycle airbag with mechanical starting, available on the market, adapted to better protect the robot, is used for this purpose. The fall-detection algorithm is based on the numerical estimate of the robot RAS, through the iterative analysis of multiple Lyapunov candidates, using level curves. The estimate was carried out in the Matlab environment, after having performed the study of the model of the humanoid segway robot Alter-Ego, chosen as the tester. Subsequently, the estimation results were exported to the ROS to implement the fall algorithm and develop a control based on a state machine, which activates the airbag in the event of a detected fall. The system was tested using the Alter-Ego simulator in Gazebo. Finally, the mechanical design of the device components is created.
SOMMARIO
Questa tesi magistrale si pone come obiettivo la realizzazione ed il test di un prototipo di dispositivo di sicurezza airbag integrato per robot umanoidi e del relativo algoritmo di detezione di caduta. A questo scopo viene utilizzato l’airbag da motociclista SKV Hit-Air, ad avviamento meccanico, disponibile in commercio, riadattato per proteggere al meglio il robot. L’algoritmo di detezione di caduta si basa sulla stima numerica della RAS del robot, effettuata tramite l’analisi iterativa di molteplici candidate di Lyapunov, mediante curve di livello. La stima è stata effettuata in ambiente Matlab, dopo aver eseguito lo studio del modello del robot segway umanoide Alter-Ego, scelto come tester. Successivamente i risultati di stima sono stati esportati in ambiente ROS per implementare l’algoritmo di caduta e sviluppare un controllo basato su macchina a stati, che attivi l’airbag in caso di caduta rilevata. Il sistema è stato testato tramite il simulatore di Alter-Ego in Gazebo. Infine, viene realizzato il design meccanico dei componenti del dispositivo.
File
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Tesi non consultabile. |
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