مدلسازی دینامیکی یک ربات چهارپا

با توجه به کاربرد های وسیع و روز افزون ربات های متحرک، طراحی و ساخت ربات هایی که بتوانند در محیط های ناهموار با حفظ الزامات پایداری حرکت کنند و وظایف محوله را به خوبی به انجام برسانند ضروری به نظر می رسد. ربات های چرخ دار در محیط های هموار قابلیت های بالایی دارند اما این نوع از ربات ها در محیط های ناهموار و خشن و تا حدودی ناشناخته قابلیت مانور چندانی ندارند از این رو استفاده از ربات های ترکیبی یا صرفاً پادار بسیار ضروری می باشد. در محیط های خشن و ناشناخته ربات های ترکیبی هم تاحدودی بخشی از قابلیت های خود را از دست می دهند پس نهایتاً بایستی به سمت ربات های پادار گرایش یافت. بخش اندکی از مناطق زمین توسط وسایل نقلیه و ربات های چرخ دار قابل دسترسی هستند اما انسان ها و حیوانات با پا های خود می توانند تقریباً به هر جا که بخواهند بروند. رباتی که در این پروژه مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد تقریباً مدلی از یک حیوان چهارپا می باشد که قادر است در زمین های کاملاٌ ناهموار حرکت کرده و دارای قابلیت های یک حیوان زنده از قبیل تحرک، استقلال در حرکت و سرعت می باشد که این ویژگی ها سبب می شود که این ربات همان عملکرد موجود زنده را داشته باشد. چنین رباتی، قادر است در زمین های ناهموار و با شیب زیاد، زمین های سنگلاخ و یخبندان حرکت کرده و پایداری خود را حفظ نماید. از قابلیت های دیگرِ این ربات پریدن از روی موانع است. این ربات دارای چهارپای پنج درجه آزادی می باشد. پایه یا بدنه اصلی ربات نیز دارای شش درجه آزادی است. در نتیجه، در حالت غیر مقید ربات مزبور دارای 26 درجه آزادی می باشد. چنین رباتی به واسطه تعامل با محیط یک سیستم مقید به قیود سینماتیکی می باشد. مدلسازی دینامیکی رباتی با این تعداد درجات آزادی و قیود سینماتیکی، پیچیده و در عین حال دارای جذابیت های فراوانی است. در این پژوهش به مدلسازی ربات مزبور به روش های لاگرانژ و بر اساس دیدگاه dpm می پردازیم. سپس برای تأیید صحت مدل از مقایسه ی نتایج مدل صریح و مدل تولید شده در نرم افزار matlabsimmechanics استفاده شده است. در نهایت نیز الگوریتمی جهت بهره برداری از مدل دینامیکی صریح بدست آمده در کنترل مدل مبنا ارائه شده است.