دینامیک و طراحی مسیر پایدار برای یک ربات انسان نما با در نظر گرفتن اثر لغزش

بیش از نیمی از سطوح زمین برای ربات های چرخ دار غیر قابل دسترسی است. این ربات ها حتی در زمین های صاف که دارای پستی و بلندی، حفره های باریک و یا پله باشند، کارائی لازم را ندارند. بنابراین برای از بین بردن محدودیت حرکت سیستم های رباتیکی پایه متحرک، مبحث ربات های پادار مطرح گردید. با توجه به تعداد درجات آزادی بالا و افزونگی در ساختار کلی ربات های پادار، مباحث مختلفی در زمینه طراحی مسیر، پایداری و کنترل این دسته خاص از ربات ها وجود دارد. هدف اصلی از انجام این پایان نامه توسعه مدل دینامیکی کامل جهت بررسی عوامل موثر در بحث طراحی مسیر و همچنین در نظر گرفتن اثر لغزش بر روی حرکت ربات است. در اختیار داشتن مدل دینامیکی مناسب برای شبیه سازی و کنترل ربات می تواند بسیار مفید باشد. در سیستم های رباتیکی در مقایسه با بسیاری از سیستم های دیگر، استخراج معادلات دینامیکی به فرم تحلیلی با دقت بسیار خوبی قابل استخراج است. در این پایان نامه، با استفاده از دو روش تحلیلی لاگرانژ و کین معادلات دینامیکی صحه گذاری شده حاکم بر حرکت ربات استخراج می شود. برای استخراج معادلات دینامیکی، نیاز به تخمین پارامترهای ربات با دقت بالا است. با در نظر گرفتن تعداد پارامترها و محدودیت های موجود، روش مناسب برای تخمین پارامترهای ربات تعیین می شود. ربات های دوپا و به طور کلی پایه متحرک در حالت طبیعی ناپایدار هستند و امکان در نظر گرفتن هیچ گونه حرکتی برای آن ها بدون در نظر گرفتن پایداری، قابل تصور نیست. همچنین، با توجه به تعداد درجات آزادی بالای این دسته از ربات ها و وجود افزونگی، یافتن مسیری بهینه که بین دو عامل پایداری و کارایی ربات مصالحه مناسبی برقرار کند، بسیار حائز اهمیت است. در نتیجه، در کنار در نظر گرفتن معیار پایداری مناسب، مسیری استخراج می شود که کارایی ربات را از جنبه های میزان انرژی مصرفی، هیجانات وارد بر حرکت ربات و همچنین احتمال وقوع لغزش و نزدیک بودن حرکت ربات به حرکت انسان بهینه نماید. یکی از مسایل مهم در زمینه پایداری ربات های دو پا، پایداری آن در برابر لغزش است. برای بررسی اثر لغزش، با استفاده از مدل دینامیکی، میزان حداقل ضریب اصطکاک لازم برای حرکت ربات استخراج می شود. در نتیجه، می توان با آگاهی از این مقدار در هر لحظه، مسیر حرکت را به گونه ای اصلاح کرد که از وقوع لغزش جلوگیری به عمل آید. همچنین برای کاهش احتمال وقوع لغزش ناشی از دوران پا، از حرکت دست ها در جهت کاهش میزان ضریب اصطکاک لازم برای حرکت استفاده می شود.