7006

شبيه‌سازي ديناميكي ربات كابلي توانبخش و طراحي كنترلر مناسب جهت حفظ تعادل

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1399

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم

1399/09/16

مهندسي مكانيك

Dynamic Simulation of Cable Robot and Designing Suitable Controller to Maintain Equilibrium

در اين پايان نامه تلاش شده است يك ربات كابلي توانبخش طراحي و در محيط نرم افزاري به صورت ديناميكي و سينماتيكي شبيه سازي شود. شبيه سازي اين ربات در محيط نرم افزاري كمك مي كند تا بتوان مدل ربات را به درستي شناخت كه در طراحي كنترلر بسيار ارزشمند مي باشد. همچنين با در دست داشتن خروجي هاي نرم افزاري مي توان با استفاده از معادلات گسترش يافته در خصوص نيروي كابل ها و گشتاور مفاصل صحت سنجي نمود. سلسله مراتب پژوهش در اين پايان نامه به گونه اي است كه در ابتدا اطلاعاتي پيرامون ربات هاي توان بخش جمع آوري گرديد و مورد بررسي قرار گرفت. سپس با توجه به تجربه تحقيق پيرامون اينگونه ربات ها، طرحي نو براي اجزاي ربات كابلي توانبخش ارائه شد و طراحي اجزا در نرم افزار ساليدوركس صورت پذيرفت. مدل پيشنهاد شده براي طراحي به دو قسمت بالاتنه و پايين تنه تقسيم گشت. قسمت بالاتنه شامل يك جليقه مي باشد كه توسط شش كابل مهار شده، حركت داده مي شود و جهت حفظ تعادل بيمار مورد استفاده قرار مي گيرد. ربات پايين تنه نيز شامل سيستم هاي كابلي است كه به اصلاح حركتي فرد بيمار مطابق با الگوي صحيح راه رفتن، كمك كرده و عمل توان بخشي را بر روي پا هاي بيمار اجرا مي كند. با اتمام طراحي، قطعات در نرم افزار آدمز وارد شده ، شبيه سازي سينماتيكي و ديناميكي صورت گرفت و خروجي هايي نظير طول كابل ها، زاويه مفاصل، گشتاور هر مفصل و نيروي كششي كابل ها استخراج گرديد. تمامي اين نتايج به اين علت مورد بررسي قرار گرفته اند كه به كمك آن ها بتوان به كنترلر مطلوب جهت حذف تعادل بيمار و توان بخشي پايين تنه وي دست يافت. همچنين با گسترش معادلات حاكم و شبيه سازي نرم افزاري محدوده عملكردي ربات و فضاي كاري آن استخراج گرديد و با استفاده از كليه نتايج و تركيب آن ها با هوش مصنوعي و شبكه هاي عصبي، كنترلر مطلوب طراحي شد.