Control of Single Wheel Robots

این مونوگراف مفهوم جدیدی از یک ربات متحرک را ارائه می‌کند که یک ربات تک چرخ و ژیروسکوپی تثبیت شده است. این ربات توسط یک چرخ در حال چرخش که از طریق یک دستکاری کننده دو پیوندی در یاتاقان چرخ متصل شده و توسط یک موتور محرک فعال می شود، متعادل می شود. این پیکربندی مزایای قابل توجهی از جمله عدم حساسیت به اختلالات نگرش، مانورپذیری بالا، مقاومت غلتشی کم، توانایی بازیابی پس از سقوط، و قابلیت آبی خاکی برای کاربردهای بالقوه در خشکی و آب را منتقل می کند. این کتاب بر جنبه‌های دینامیک و کنترل، از جمله مدل‌سازی، کنترل مبتنی بر مدل، کنترل مبتنی بر یادگیری و کنترل مشترک با اپراتورهای انسانی تمرکز دارد. این مفهوم جدید ربات متحرک علم سیستم های پایدار پویا را با پیکربندی تک چرخ باز می کند. این کتاب همچنین ملاحظاتی را در مفهوم، پیاده‌سازی طراحی و مدل‌سازی سینماتیک و همچنین نتایج تجربی از الگوریتم‌ها و موارد مختلف ارائه می‌کند. این سیستم یک سیستم غیرهولونومیک، ضعیف و بسیار غیرخطی است، بنابراین این کتاب برای دانشمندان و مهندسان علاقه مند به ربات های متحرک، دینامیک و کنترل، به عنوان مرجع تحقیق و کتاب درسی تحصیلات تکمیلی مناسب است.

This monograph presents a novel concept of a mobile robot, which is a single-wheel, gyroscopically stabilized robot. The robot is balanced by a spinning wheel attached through a two-link manipulator at the wheel bearing, and actuated by a drive motor. This configuration conveys significant advantages including insensitivity to attitude disturbances, high maneuverability, low rolling resistance, ability to recover from falls, and amphibious capability for potential applications on both land and water. This book focuses on the dynamics and control aspects, including modeling, model-based control, learning-based control, and shared control with human operators. This novel mobile robot concept opens up the science of dynamically stable systems with a single wheel configuration. The book also presents considerations in concept, design implementations, and kinematics modeling, as well as experimental results from various algorithms and cases. The system is a nonholonomic, underactuated, and highly nonlinear system, so this book is appropriate for scientists and engineers with interests in mobile robot, dynamics and control, as a research reference and postgraduate textbook.