26991

شبيه سازي و توسعه مدل ربات راه رونده ي غيرفعال با پارامترهاي انساني

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي- بيومكانيك

1398

1401/4/29

برهان بيگ زاده

مهندسي مكانيك

ربات هاي دو پاي غير فعال دسته اي از ربات ها هستند كه بدون نياز به عملگر مي توانند بر روي شيب ملايم رو پايين به صورت پايدار حركت كنند. بنابراين در مقايسه با ربات هاي راه رونده ي ديگر بهينه ترين حالت حركت را داشته و به دليل پايداري ديناميكي نشأت گرفته از ساختارشان، راه رفتن آنها مشابه انسان مي باشد. علاوه بر امكان استفاده از مفاهيم پايداري اين ربات ها براي طراحي كنترلر هاي بهينه، اين مدل ها قابليت اين را دارند كه در مدلسازي روش هاي توان بخشي و طراحي هاي اوليه ي اعضاي مصنوعي، به جاي مدل انساني شبيه سازي شوند. اگرچه اين مدل ها امكان رقابت با مدل هاي عضلاني اسكلتي پيشرفته را از نظر دقت شبيه سازي رفتار انسان ندارند، به دليل سادگي زياد در برخي زمينه ها مي توانند كاربرد داشته باشند. از اين جهت، طراحي ربات راه رونده ي غير فعالي كه هم از نظر پارامتري و هم از نظر رفتار ديناميكي مشابه پاي انسان باشد مي تواند مفيد باشد. در اين تحقيق براي بدست آوردن مدل مورد نظر، مرحله به مرحله تغيير ها را اعمال مي كنيم تا بتوانيم از شرايط پايداري هر مدل براي بدست آوردن حركت پايدار مدل بعدي استفاده كنيم. پس از انساني كردن پارامتر هاي يك ربات غيرفعال زانودار پا سوزني و بررسي رفتار ديناميكي آن، تغييراتي را براي نزديك كردن حركت آن به انسان ايجاد مي كنيم. مدل نهايي داراي كف پاي صافي است كه رفتار پاي آونگ را بهبود داده و بر خلاف ربات هاي غيرفعال زانو دار ديگر كه در آنها زانوي پاي تكيه قفل شده است، از يك فنر پيچشي با سفتي بالا در زانوي پاي تكيه استفاده مي كنيم كه رفتار آنرا بسيار به انسان نزديك تر مي كند. در نهايت پس از مطالعه ي رفتار اين مدل، شباهت بالاي حركت آن به حركت انسان را در مقايسه با باقي مدل هاي غير فعال نشان مي دهيم.

1401/06/09

Simulation and development of an anthropometric passive bipedal walking robot

7/20/2023 12:00:00 AM

The dynamic stability of passive walkers results in an efficient gait that behaves similarly to human locomotion. Owing to these characteristics, these walkers can be studied to better understand the human gait and design semi-passive or active bipedal robots that can accurately mimic humans. While this model is not as accurate as neuromuscular and musculoskeletal models in simulating the complex behaviors of the human gait, because of its simplicity, it can be helpful in earlier stages of designing rehabilitation methods or prostheses. The purpose of this study is to model a passive dynamic walker with anthropometric parameters and a structure that can display the main characteristics of the human gait. We utilize a spring with high stiffness in the knee of this 6-link walker in the stance phase. Unlike other kneed passive walkers with locked stance knees, the human-like walker can include the weight acceptance phase that is witnessed in the stance leg of humans. This behavior in addition to the flat feet that provide a gait with a double stance phase result in the most human-like passive model. After finding a stable gait for this model, we compare the gait displayed by the model with human data for walking and discuss the effects of changing the parameters on the system.

ربات دو پا , ربات غيرفعال , توانبخشي , ربات راه رونده , ربات انساني

Bipedal robot , Passive robot , rehabilitation , walking Robot , Humanoid robot

Mahan Jaberi

Dr. beigzade