STUDIO DELLA STABILITÀ DELLA CAMMINATA DI ROBOT UMANOIDI

This thesis deal with the stability of humanoid robots. Starting form an existing opensource mathematical model of a five-link biped that through trajectory optimization generates a step, I added some stability criteria like zero moment point (ZMP), foot rotation indicator (FRI), centroidal moment pivot (CMP), instantaneous capture point (ICP) and a brief limit cycle analysis. To plot the limit cycle, I extended the code so it can generate several successive steps and check the quasi periodical behavior, the steps are not exactly periodic to avoid jumps in torques. Moreover, I added the arms in the model, and completed a validation process comparing solutions about the swing of the arms and whole robot with the trajectory optimization and compound pendulum simulations. In the last paragraph there are results compared among the three cases without arms, with fixed arms and with free arms.

Questa tesi si occupa della stabilità dei robot umanoidi. Partendo da un modello matematico opensource esistente di un bipede a cinque collegamenti che attraverso l'ottimizzazione della traiettoria genera un passo, ho aggiunto alcuni criteri di stabilità zero-moment point (ZMP), foot rotation indicator (FRI), centroidal moment pivot (CMP), instantaneous capture point (ICP) e una breve analisi del ciclo limite. Per tracciare il ciclo limite, ho esteso il codice in modo che possa generare diversi passaggi successivi e controllare il comportamento quasi periodico, i passaggi non sono esattamente periodici per evitare salti di coppia. Inoltre, ho aggiunto i bracci nel modello e completato un processo di convalida confrontando le soluzioni sull'oscillazione dei bracci e dell'intero robot con l'ottimizzazione della traiettoria e le simulazioni del pendolo composto. Nell'ultimo paragrafo sono riportati i risultati comparati tra i tre casi senza braccia, con braccia fisse e con braccia libere.