امروزه با توجه به تعداد بالای بیماران نیازمند به فیزیوتراپی نیاز به این نوع خدمات افزایش یافته است. ولی دریافت خدمات توانبخشی با کیفیت، مستلزم دسترسی به فیزوتراپ های با تجربه است که قادر باشند حرکات تکراری را با دقت و در زمان های طولانی انجام دهند. در این پروژه به دلیل لزوم فراهم آوردن فضای کاری وسیعی که مورد نیاز مفصل شانه برای توانبخشی است و شامل 4 حرکت اصلی مفصل شانه می باشد، از یک ربات سری 3 درجه آزادی استفاده شده است (که 4 حرکت مورد نیاز شانه را فراهم می آورد) که به سبب شباهت آن به بازو انسان، قابلیت ایجاد حرکت هایی مشابه حرکات مورد نیاز برای بازتوانی مفصل شانه را دارا می باشد. برای کنترل این ربات از یک کنترل کننده pd بر اساس شبکه عصبی استفاده شده است، که قابلیت یادگیری کنترل حرکات بازو، در مسیرهای تکراری مورد نیاز برای توانبخشی هر بیمار مختص به همان فرد را فراهم می کند، که نتایج مناسب استفاده از این کنترلر را نشان می دهد.

?شبیه سازهای با درجات کمتر از شش درجه آزادی در سالهای اخیر مورد توجه پژوهشگران و صنعتگران حوزه? ?شبیه سازی رانندگی قرار گرفته اند. از آنجا که این نوع وسایل، سینماتیکی متفاوت نسبت به شبیه سازهای? ?مرسوم شش درجه آزادی استوارت دارند، مستقیما نمیتوان از الگوریتم های ایجاد حرکت ?washout filter?? ?که برای شبیه سازهای شش درجه آزادی طراحی شده اند، در شبیه ساز سه درجه آزادی استفاده کرد. به صورت? ?معمول در شبیه سازها برای فرماندهی حرکت از الگوریتم فرسایش حرکت کلاسیک استفاده میشود. در? ?این پژوهش فیلتر فرسایش بهینه با توجه به ویژگی های سینماتیکی سکو و ویژگی های دینامیکی خودرو? ?شبیه سازی شده و همچنین مانورهای مورد انتظار از شبیه ساز 3 درجه آزادی طراحی شد. برای پیاده سازی این? ?فیلتر گسسته شد و تسته ایی به صورت عملی با شبیه ساز انجام شد که این تست ها و نتایج شبیه سازی ها? ?گواه کارکرد مناسب فیلتر فرسایش بهینه طراحی شده است. اهم نتایج بهدست آمده عبارت است از? ?استخراج روندی برای طراحی فیلتر فرسایش بهینه برای سکو سه درجه آزادی و بحثی در باب انتخاب های? ?مهم در مسئله فرسایش حرکت و محدود کردن بازه حرکتی مکانیزم و روشی برای باز تولید شتاب های? ?خطی فرکانس بالا به نام مقلد فرکانس بالا و لزوم یا عدم لزوم محدود کردن سرعت حرکت زاویه ای سکو?.?

هدف نهایی این پایان نامه طراحی و ساخت مجموعه آزمایش های مجازی در زمینه های مهندسی مکانیک می باشد که در آن ها علاوه بر درگیر نمودن حس بینایی و شنوایی، با استفاده از حس لامسه و دادن بازخوردهای نیرویی به کاربر امکان تجربه و درک مفاهیم دروس مهندسی و پدیده های فیزیکی فراهم گردد. آزمایش هایی مانند سیستم جرم و فنر و دمپر، برخورد و آونگ به عنوان نمونه ارائه می گردد. با استفاده از یک واسط لامسه ای بدیع و به کارگیری ابزارهای سیمولینک و جعبه ابزار واقعیت مجازی نرم افزار متلب، زبان مدل سازی واقعیت مجازی (virtual reality modeling language) و کد های c++، اولین آزمایشگاه مجازی تعاملی- لامسه ای ایران تشریح گردیده است. معادلات سینماتیکی و سینتیکی واسط لامسه ای حل شده و نقاط تکین آن به دست آمده است و به کمک حل معادلات دینامیکی ربات، نیروی اِعمالی توسط موتورها برای ایجاد نیروی مورد نظر در مجری نهاییِ واسط لامسه ای استخراج گشته است. کنترل واسط لامسهای با استفاده از روش کنترل امپدانس حلقه باز با موفقیت انجام پذیرفته است. در سیستم کنترل امپدانسی، از دو کنترلر متفاوت برای حرکات آزاد و مقید ربات استفاده شده است. محیط گرافیکی و نیروهای واسط لامسه ای به صورت بلادرنگ به هنگام می شوند و در پایان، کاربر با استفاده از نتایج و تجربیات آزمایش، گزارش آزمایش خود را تنظیم می کند. پایداری رباتِ واسط لامسه ای در اِعمال نیروهای مطلوب به کاربر با به کارگیری روش کنترلرِ جبران ساز انرژی و تصحیح نیروی نمونه ی بعدی، بهبود یافته و به این وسیله حداکثر امپدانس پایدارِ محیط مجازی افزایش یافته است.

یکی از مهم ترین علل سوانح مرگبار جاده ای خواب آلودگی راننده می باشد. در این پایان نامه روشی برای تشخیص خواب آلودگی رانندگان ارائه می شود. قوانین فازی برای تشخیص خواب آلودگی شش راننده با استفاده از داده های آزمایشی انحراف خودرو و زاویه فرمان به کار گرفته می شود. ضرایب مدل راننده برای هر راننده در دو وضعیت هوشیار و خواب آلود محاسبه می شود، سپس با استفاده از این ضرایب به شبیه سازی رانندگی می پردازیم. نتایج بدست آمده از شبیه سازی رانندگی نشان می دهد که میانگین قدرمطلق انحراف خودرو از مسیر و میانگین قدرمطلق زاویه فرمان برای راننده خواب آلود بیشتر از راننده هوشیار است. از نتایج بدست آمده در این تحقیق می توان در آینده برای ساخت سیستم های تشخیص خواب آلودگی قابل نصب بر روی خودروها استفاده نمود

مسئله جدیدتر، آثار مواد دیگری است که بر توانایی رانندگی تاثیر می گذارد. بر اساس یک پیمایش کنار جاده ای که در ایران در سال 1380 انجام شد، 26 درصد از رانندگان حرفه ای دچار سوء استفاده مواد مخدر و محرک هستند. طبق آمار مرکز پایش مواد و افراد معتاد اروپا، 5 درصد افراد در اروپا و حدود 0.1 تا 15.3 درصد از افراد در کشورهای مختلف به طور دائمی آمفتامین مصرف می کنند. تاثیر مصرف آمفتامین ها بر عملکرد رانندگی در مراجع مختلف، متناقض گزارش شده است. بعضی از مراجع آثار مشخصی را از رانندگی تحت تاثیر آمفتامین بیان نکرده اند، در صورتی که تخمین نامناسب فاصله با خودروی جلویی، خطر پذیری بالا و انحراف معیار بالای موقعیت عرضی به عنوان اثرات منفی آمفتامین بر عملکرد رانندگی در بعضی از مقالات مشخص شده اند. 24 نفر از رانندگان سالم(میانگین سال 38.17 و گستره 32 تا 44 سال) و 7 نفر از رانندگان معتاد به آمفتامین(میانگین 40 سال و گستره 33 تا 45 سال) شرکت واحد اتوبوسرانی تهران و حومه، افراد مورد آزمایش این پایان نامه برای رانندگی در شبیه ساز رانندگی اسکانیا bi 301 fullبوده اند. این افراد در سناریوهای رانندگیاول، دوم و سوم تعقیب خودرو، سناریوی دنبال کردن مسیر، سناریوی ترمز شدید و سناریوی عابر پیاده رانندگی کرده اند. مقدار تطابق، بهره، تاخیر، جابجایی فرکانس و همچنین میانگین و فاصله با خودروی پیشرو در سناریوی اول تعقیب خودرو بدست آمده اند. رفتار رانندگی در سناریوهای دوم و سوم خودرو مدلسازی شده اند و نمودارهای فاصله زمانی نسبت به سرعت و شتاب نسبت معکوس زمان برخورد، رسم و با منحنی های نمایی و درجه دوم تقریب زده شده اند. پارامترهای تنظیم کننده این مدل ها به عنوان ویژگی هایی که در افراد مختلف متفاوت است و ویژگی های بدست آمده در سناریوی اول تعقیب خودرو در رانندگان سالم و معتاد به آمفتامین مقایسه شده اند. تفاوت واضحی بین میانگین و واریانس ویژگی های رانندگان سالم و معتاد به آمفتامین به طور مجزا وجود نداشت. به همین دلیل تصمیم گرفته شد که با شبکه عصبی این ویژگی ها از هم جدا شوند. در نهایت شبکه های عصبی با دقت بالای 85 درصد برای جداسازی این اطلاعات آموزش داده شدند.

استفاده از ربات های لامسه ای بعنوان هپتیک در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. ساختار مکانیکی این ربات ها و ساخت آن ها در دانشگاه ها، مراکز تحقیقاتی مختلف و شرکت های صنعتی، همچنین معیارهای شفافیت و پایداری، از مهم ترین موضوعات مرتبط با این سیستم می باشد. بررسی پایداری، موضوع این پایان نامه است. در صورت ناپایدار بودن سیستم، علاوه بر از دست رفتن احساس حضور به دلیل بوجود آمدن لرزش ها و نیروها و جابه جایی های خارج از محدوده مورد انتظار، امکان آسیب دیدن کاربران و همچنین خرابی دستگاه جدی خواهد بود. با تحلیل پایداری، امپدانس های مکانیکی مجاز برای شبیه سازی نیرویی توسط ربات، مشخص خواهد شد. قسمتی از کار این پایان نامه، استفاده از تئوری پایداری سیستم های خطی و همچنین روش نافعالی برای بدست آوردن معیارهای پایداری است که از طریق آن ها می توان بیشینه سفتی مجازی قابل شبیه سازی را مشخص کرد. پیش از طرح موضوع این پایان نامه، روش جدیدی برای تعامل نیرویی با محیط مجازی توسط واسط لامسه ای، در آزمایشگاه واقعیت مجازی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، ابداع شد. در این روش، دست کاربر فقط هنگام برخورد با سطح مجازی، با واسط در تماس است. به این صورت که موقعیت انگشت کاربر توسط یک دوربین ردیابی می شود و واسط لامسه ای در فاصله ای نزدیک، انگشت را دنبال می کند. هنگامی که واسط به سطح مجازی نزدیک می شود، سرعت خود را به تدریج کم کرده و در محل سطح مجازی متوقف می گردد. سپس دست کاربر با واسط لامسه ای در حال سکون برخورد می کند. افزایش احساس حضور، افزایش شفافیت، پایداری بیش تر و عدم نیاز به عملگرهای بزرگ، از مزایای این سامانه است. استراتژی کنترلی، کنترل موقعیت برای لحظات پیش از تماس و کنترل امپدانس در حین تماس با جسم مجازی است. ایده این پایان نامه برای یک شکل کردن و از بین بردن ناپیوستگی کنترل، تعریف قید متحرک است. به این شکل که سطح مجازی، در حالتی که دست کاربر خارج از محدوده جسم مجازی قرار دارد، روی مسیر مطلوبی که برای قلم ربات تعریف شده، حرکت می کند و نیروی تماسی صفر را برای ربات تنظیم می کند. بنابراین قلم ربات با سطح مجازی تا هنگام رسیدن به جسم مجازی حرکت خواهد کرد و در لحظه ای که به جسم می رسد، سطح مجازی ثابت و قلم ربات توسط کاربر فرو می رود و متناسب با امپدانس جسم مجازی، نیرو وارد می کند. به این صورت،کنترل نیرو، تنها استراتژی کنترلی در کل مسیر است و باعث عملکرد بهتر سیستم و تحلیل ساده تر آن می شود. ابتکار این پایان نامه برای تحلیل پایداری، وارد کردن کاربر به مدل سیستم است. این کار باعث می شود معیار پایداری حاصل، صحت بیش تری داشته باشد؛ چرا که دینامیک سیستم متشکل از ربات و کاربر در تعامل با آن، با ربات جدا، متفاوت است. در این جا روش ها و رویکردهای مختلف تحلیل این مسئله، بررسی شده. در بخشی، بر پایه نافعالی سیستم، معیاری بدست آورده شده و با آزمایش روی ربات لامسه ای فنتوم اُمنی به محک گذاشته شده است. در معیار بدست آمده، تفاوت روش ابداعی با روش مرسوم دیده می شود. به این معنی که در صورت پیاده-سازی روش جدید، مقدار یکی از پارامترهای معادله پایداری، تغییر خواهد کرد. این پارامتر، سرعت نفوذ در جسم مجازی، هنگام برخورد دست با سطح مجازی است که مقدار آن در روش ابداعی کمتر خواهد بود. آزمایش ها که هم با پیاده سازی روش مرسوم انجام می شوند و هم با روش ابداعی، این موضوع را نشان می دهند. و نتیجه آن بهبود وضعیت پایداری و بزرگ تر شدن بیشینه سفتی مجازی در صورت پیاده سازی روش جدید است. از آن جا که برخورد انگشت کاربر با قلم ربات، هنگام رسیدن به سطح مجازی، تأثیر مهمی در وضعیت پایداری دارد، تحلیل پدیده برخورد و چگونگی تأثیر آن در پایداری سیستم های دینامیکی در فصلی مجزا بررسی شده است. در این راستا تئوری سیستم های هیبرید آورده شده که ابزار مناسبی برای تحلیل تغییر و ناپیوستگی معادلات دینامیکی سیستم در حین این برخورد است.

با توجه به رقابت صنایع خودرو در تولید خودروهای ایمن تر و هوشمندتر از سویی و آمار دلخراش تصادفات ناشی از خستگی و خواب آلودگی رانندگان از سوی دیگر، بر آن شدیم تا با تحلیل و بررسی رفتار راننده به عنوان مهم ترین عامل در سیکل رانندگی، گامی در جهت کاهش این قبیل تصادفات دلخراش برداریم.در این تحقیق یکی از روش های تشخیص خواب آلودگی که همان تشخیص بر اساس الگوی رانندگی در دو حالت هشیار و خواب آلوده است صورت می گیرد که این اطلاعات از حالات مختلف انسان ها توسط تست هایی که بر روی شبیه ساز رانندگی پژو انجام شدند بدست می آید.در فصل دوم، نحوه انجام آزمایشات و مشخصات شبیه ساز شرح داده شده است. برای تحلیل رفتار طولی خودرو در این پژوهش ما از یکی از مدل های رایج راننده در حرکت طولی خودرو به نام مدل تعقیب خودروی فازی استفاده کرده ایم که در فصل 3 بطور کامل توضیح داده خواهد شد.در فصل چهارم داده های واقعی حاصل از انجام آزمایشات در شبیه ساز رانندگی را مورد تحلیل قرار دادیم و در فصل پنجم جمع بندی نتایج و کارهایی که می توانند در آینده در ادامه این پژوهش انجام شوند آورده شده اند.

سوء مصرف مواد محرک تاثیر شدیدی بر رفتار رانندگی دارد و ایمنی سیستم حمل و نقل را مختل می سازد. این پژوهش به منظور بررسی الگوی رانندگی تحت تاثیر مصرف این مواد انجام شده است. در این پژوهش 24 راننده ی سالم حرفه ای اتوبوس و 7 راننده ی معتاد به آمفتامین در شبیه ساز رانندگی اتوبوس اسکانیا مورد آزمون قرار گرفتند. سناریوی انتخابی برای رانندگی بر روی شبیهساز، سناریوی تعقیب خودرو بود. جهت تحلیل رفتار رانندگان سالم و معتاد به آمفتامین، متغیرهای تاخیر لحظه ای هر راننده، برخی از شاخص های ایمنی شامل زمان تا برخورد، فاصله زمانی بین دو خودرو و چگالی غیرایمن و هم چنین فاصله ی طولی بین خودروی پیشرو و پیرو استخراج شدند. رفتار رانندگی با استفاده از مدل ghr ابتدا توسط داده های شبیه-سازی شده و سپس با داده های گرفته شده از شبیهساز بررسی گردید. از یک شبکه عصبی- فازی جهت جداسازی اطلاعات افراد سالم و معتاد به آمفتامین استفاده شد. این شبکه ی anfis طراحی شده قادر است بخوبی اطلاعات افراد معتاد به آمفتامین را از افراد سالم جدا کند.

خواب آلودگی راننده یکی از دلایل اصلی بروز تصادفات جاده ای و عامل بسیاری از صدمات جانی و مالی می باشد. از این رو، در سرتاسر جهان تحقیقات وسیع و کارهای مختلفی برای تشخیص خودکار و ماشینی خواب آلودگی راننده انجام شده است که تعدادی از آن ها به مرحله تولید و عرضه رسیده اند. ولی متاسفانه در کشور ما با وجود آمار بالای تلفات تصادفات جاده ای، هنوز در این راستا نتیجه قابل توجهی حاصل نشده است. در این پایان نامه تلاش شده است تا خواب آلودگی راننده به صورت هوشمند تشخیص داده شود، چرا که تشخیص به هنگام خواب آلودگی امری حیاتی است و اگر امر خوب آلودگی در مدت زمان مناسب تشخیص داده نشده و یا دیرتر از موعد تشخیص داده شود، در عمل نتیجه موثری در بر نخواهد داشت. لذا اصلی ترین هدف این پایان نامه تشخیص و اخطار زودهنگام خواب-آلودگی است تا اقدامات لازم هر چه سریعتر انجام شود. برای این منظور ابتدا سعی شده است با استفاده از روش های پردازش تصویر مانند الگوریتم ویولا-جونز اقدام به مکانیابی چشم شود، سپس با تبدیل تصویر به تک رنگ و اعمال فیلترهای مکانی و به دست آوردن روشنایی نسبی تصویر چشم و نسبت تعداد پیکسل های سیاه و سفید، حضور و عدم حضور مردمک چشم مشخص گردد. از این اطلاعات می توان به باز یا بسته بودن چشم پی برد. ویژگی هایی همچون تعداد پلک زدن در مدت زمان خاص، مدت زمان پلک زدن، نسبت ارتفاع به طول چشم و نیز آهنگ تغییرات این ویژگی ها در فاصله-های زمانی معین از ابتدای رانندگی، ابزارهای اصلی روش ارائه شده در این پایان نامه برای تشخیص خودکار و هوشمند خواب آلودگی می باشند. در مرحله بعد سعی شده است با بکارگیری ویژگی های استخراج شده و با استفاده از روش های هوشمند تشخیص الگو همچون hmm و موتور استنتاج فازی، خواب آلودگی قبل از رسیدن به مراحل خطرناک تر، تشخیص داده شود. نتایج آزمایشات ما بر روی رانندگانی که این تست را با استفاده از شبیه ساز رانندگی داده اند نشان می دهد که تشخیص خواب-آلودگی قبل از رسیدن به مراحل خطرناک ممکن می باشد.

در این پژوهش شیوه جدیدی از تعامل با واسط های لامسه ای ارائه شده است که دست کاربر تنها به هنگام برخورد با دیوار مجازی با کارگیر ربات در تماس است. مهمترین ویژگی این سامانه تعامل هپتیکی، احساس واقعیت بیشترکاربر در هنگام تعامل نیرویی است. در ابتدا به مدلسازی این سامانه تعامل نیرویی پرداخته شده است که این کار خود مستلزم در اختیار داشتن مدل بافت نرم انگشت می باشد. با توجه به ماهیت غیرخطی بافت نرم انگشت و پیچیدگی معادلات دقیق حاکم بر آن، با در اختیار داشتن ساختار معادلات تقریبی و خطی حاکم بر آن و استفاده از یک روش شناسایی، پارامترهای مدل بافت نرم انگشت به دست آمده است و در ادامه مدلسازی این سامانه تکمیل شده است. یکی از ویژگی های بسیار مهم سیستم های تعامل هپتیکی، پایداری مربوط به آنهاست، به این معنی که به هنگام وارد کردن نیرو به ربات لامسه ای به منظور حس کردن سفتی شی مجازی، لرزش های نامحدودی در کارگیر ربات به وجود نیاید. پایداری مربوط به این سامانه تعامل هپتیکی با استفاده از روش راث هرویتز بررسی شده است و گستره پایداری مربوط به این سیستم به دست آمده است. با توجه به اینکه کاربر تنها از طریق واسط لامسه ای می تواند امپدانس دیوار مجازی را احساس کند، بنابراین کاربر علاوه بر حس کردن امپدانس دیوار مجازی، امپدانس واسط لامسه ای را نیز حس می کند. بنابراین این سیستم تعامل هپتیکی به کنترل کننده ای نیاز دارد تا امپدانس ربات لامسه ای را حذف کند. در ضمن با توجه به اینکه امپدانس دست کاربر از کاربری به کاربر دیگر تغییر می کند، بنابراین به روش کنترلی مقاوم در برابر عدم قطعیت نیاز است تا بتوان به تعاملی شفاف دست یافت. برای این منظور از روش کنترل مود لغزشی استفاده شده است.

نیاز به تلفیق بهترین نرم‏افزارها در هر رشته در کنار ساخت بستری که بتواند این ارتباطات بین نرم‏افزاری را به صورت اتوماتیک انجام دهد، منجر به تولید نرم‏افزار aimas در این پایان‏نامه شد. نرم‏افزار تولید شده‏ی aimas، می‏تواند با نرم‏افزارهای catia، hypermesh، nastran و adams تعامل داشته باشد و ارتباط بین آن‏ها را بر عهده گرفته و نقل و انتقال اطلاعات بین خروجی‏هایشان را مدیریت کند. نرم‏افزار aimas تمام مراحل تغییرات در catia و مش زنی در hypermesh و تحلیل در nastran و adams را به صورت اتوماتیک و بدون دخالت کاربر انجام می‏دهد، به طوری‏که باز و بسته کردن هر کدام از این نرم‏افزارها، اجرای دستورات، ذخیره‏سازی اطلاعات و ارتباط خروجی نرم‏افزارها به یکدیگر را مدیریت می‏کند. بنابراین می‏توان هر تعداد تکرار را در آن برنامه‏ریزی کرد. روش کار به این صورت است که پس از دادن ورودی‏ها و تعیین پارامترهای متغیر مورد نظر نرم‏افزار مزبور هر بار نقشه قطعه مورد نظر را وارد catia کرده و پس از اعمال تغییرات طراحی، مدل هندسی را ذخیره کرده و سپس آن را به منظور مش زدن وارد نرم‏افزار hypermesh می‏کند. پس از مش زنی و اعمال بارها (که ازتحلیل انجام شده در نرم‏افزار adams بدست آمده) و تعریف قیود، مدل را جهت تحلیل مقاومتی وارد نرم‏افزار nastran می‏کند و این فرآیند را تا پایان تعداد مراحل تعیین شده با توجه به تغییر پارامترها، به طور اتوماتیک انجام می‏دهد. در پایان کاربر قادر خواهد بود نتایج هر یک از مراحل را با توجه به اینکه مرحله postprocessing هم در این نرم‏افزار به صورت اتوماتیک انجام می‏شود، مشاهده نماید. به علت اینکه نرم‏افزار قادر است با نرم‏افزار matlab ارتباط برقرار کند، می‏تواند بسیاری از عملیات ریاضی و کنترلی را پشتیبانی نماید به طوری‏که در نسخه کنونی نرم‏افزار aimas کاربر قادر است نه تنها عملیات بهینه‏سازی را با انواع مختلف الگوریتم‏های ژنتیک و جستجو بهینه انجام دهد، بلکه قادر است در جهت هوشمندسازی سیستم مورد بررسی با الگوریتم‏های شبکه‏های عصبی نیز که در نرم‏افزار matlab پیاده‏سازی شده است، گام بردارد که چنین رویکردی هنوز در هیچ یک از نرم‏افزارهای تجاری دیده نشده‏است.

واقعیت افزوده با ادغام کردن دنیای واقعی با اطلاعات رایانه ای، ادراک کاربر را نسبت به دنیای واقعی بالامی برد. در واقعیت افزوده، المانهای فیزیکی دنیای واقعی با تصاویر شبیه سازی شده رایانه ای ترکیب می شوند تا کاربر اطلاعات بیشتری از محیط اطراف خود کسب کند. کاربردهای متنوع آن در تلفن های همراه پنجره ی جدیدی را پیش چشم ما می گشاید. با این وجود، نیاز به حمل دائمی ابزارهایی چون ردیاب و نمایشگر، هنوز هم اصلیترین مانع در مقابل فراگیر شدن واقعیت افزوده است. پایان نامه ی پیش رو باپیشنهاد روشی برای رفع این محدودیت در مواردی مشخص، امکان استفادهی گسترده از واقعیت افزوده در زندگی روزمره را ممکن میسازد. روش پیاده شده، با استفاده از یک حسگر تشخیص سه بعد ی، موقعیت کاربر را حدس زده و تصویر ساخته شده توسط رایانه را به کمک یک ویدئوپروژکتور بر روی شیشه ی پیش روی او می تاباند. بدین ترتیب با استفاده از حسگر سه بعدی ثابت به جای ردیاب و ویدئوپروژکتور به جای نمایشگر روی سر،کاربر نیازی به حمل وسیلهای خاص ندارد . استفاده از این روش کاملا جدید ، کاربردواقعیت افزوده در زندگی روزمره را، توسعه ی قابل ملاحظهای می بخشد. از جمله ی این پیشرفتها استفاده از آن در امر بازاریابی و آموزش است. با وجود کاربردهای مختلف این رهیافت، تمرکز اصلی این پایان نامه، پیاده سازی این فناوری بر روی ویترین فروشگاه هاست. طراحی ویترین هوشمند به گونه ای انجام شده است که با کوچکترین تغییرات در اکثر ویترینها قابل پیاده سازی باشد. روش کار ویترین به این صورت است که وقتی عابری در محدوده ی ویترین قرار می گیرد، سیستم موقعیت او را تشخیص می دهد. ابتدا اطلاعات همه ی محصولات در کنار هر کدام از آنها بر روی شیشه نمایش داده می شوند. در صورتی که کاربر محصول خاصی را انتخاب کند، اطلاعات دیگر محصولات پاک شده، نور ویترین کم می شود. سپس به کمک یک ربات دو درجه آزادی در داخل ویترین، نوری متمرکز به جسمی که کاربر انتخاب کرده تابانده شده، و در ادامه اطلاعات کاملتری از آن محصول بر روی شیشه نمایش داده میشود. در تمام مدتی که کاربر در محدوده ی ویترین قرار دارد اگر موقعیت کاربر در فضای مقابل ویترین تغییر کند، تصویر نشان داده شده بر روی شیشه نیز به گونهای جابجا میشود که کاربر همیشه اطلاعات ساخته شده توسط رایانه را در کنار تصویر محصول واقعی ببیند. کاربر با لمس آن قسمت از شیشه که جسم را در آن مشاهده میکند، امکان انتخاب اجناس مختلف داخل ویترین را دارد. در طول مدتی که کاربری در روبروی ویترین قرار نداشته باشد، سیستم وارد موقعیت پیش نمایش شده و با تاباندن نور متمرکز به هر کدام از اقلام فروشگاه، اطلاعات مربوط به آن جسم خاص را نمایش می دهد.یک الگوریتم ویژه راست دست یا چپ دست بودن کاربر را تشخیص می دهد تا با کمک آن بتوان منوها را با کمک یک الگوریتم فازی در بهترین موقعیت ممکن نسبت به کاربر قرار داد.

در این پژوهش به مطالعه روشهای مختلف بررسی پایداری وکارایی درسیستمهای هپتیکی پرداخته شد، که لازم است در ابتدا مدل سازی سیستم کنترلی انجام گیرد، لذا بایستی تمامی واحدهای سیستم کلی معرفی و ارائه گردند. از جمله ربات لامسه ای، کاربر، محیط مجازی و کنترلر. برای تحلیل لازم است یک مدل ساده تهیه شود. این مدل می تواند شرایط مختلفی داشته باشد. برای مثال می تواند خطی یا غیرخطی باشد، کاربر در آن حضور داشته باشد یا نه، یک بعدی باشد یا چندبعدی، واحدهای کنترل و واسطه هایی درنظر گرفته شود یا خیر و غیره. این مدل ها با روش های متفاوتی می توانند تحلیل شوند. در مسئله حاضر اغلب از تئوری سیستم های خطی و تئوری نافعالی کمک گرفته می شود. با توجه به شرایط متفاوتی که گفته شد، روابط و معیارهای مختلفی برای پایداری سیستم لامسه ای وجود دارد. این روابط بگونه ای هستند که محدوده مجاز را برای مقدار پارامترهای سیستم تعیین می کنند و یا روابط طراحی که با تبعیت از آن ها در طراحی سیستم، پایداری تضمین می شود.

امروزه در صنعت خودرو جبران خطای انسانی از اصلی ترین زمینه های رقابت خودروسازان است که در آن ایجاد مدل های هوشمند از رفتار راننده می تواند بسیار راهگشا باشد. پژوهش های بسیاری در علوم مختلف نظیر: روانشناسی، علوم شناختی، هوش مصنوعی و کنترل جهت ایجاد مدل یکپارچه از راننده و تطبیق آن با انسان از طریق آزمایش، صورت گرفته است. اصلی ترین عملکردهای راننده که مدل سازی آن ها تقریبا مدل اولیه کاملی را از راننده ارائه می کند، اجتناب از برخورد و طی کردن مسیر می باشد .با توجه به کارهای انجام شده برای اجتناب از برخورد، در این پروژه تنها رفتار طی مسیر مورد مدل سازی قرار گرفته و با یک مدل موفق در اجتناب از تصادم یکپارچه می شود. به منظور مدل سازی رفتار طی مسیر، ابتدا رفتار راننده واقعی مورد رفتار شناسی قرار گرفته و با توجه به کارهای صورت گرفته، نگرش به مسئله و ساختار کلی مدل راننده شامل مولفه های شناخت، تصمیم سازی و کنترل تعیین می شوند. بر اساس اصول روانشناسی، تحلیل رفتار راننده و ماهیت های کنترلی مانورهای مختلف برای رفتارهای فردی و معمول راننده طراحی می شوند. سپس مولفه های اصلی ساختارکلی مورد مدل سازی قرار می-گیرند. برای مدل سازی مولفه شناخت، مطرح ترین تئوری های روانشناسی ترافیک در مورد راننده، یعنی تئوری " تنظیم دشواری معیار کنترل شرایط" مبنای مدل سازی قرار گرفت که از مفاهیم زمانی جهت محاسبه ترم دشواری استفاده می شود. در مدل تصمیم سازی از منطق فازی استفاده می شود، بدین صورت که با استنتاج فازی ابتدا مانور مناسب را کلید می زند و سپس تعیین می-کند که کدام یک از سیگنال های دشواری بایستی هدف کنترل قرار گیرد. در نهایت کنترل با استفاده از کنترلرهای تناسبی، نرخ تغییر ورودی های فرمان و گاز-ترمز را تعیین می کند. مدل-حاصله در یک سناریوی شهری متشکل از معابر گوناگون و مانورهای گوناگون (معابر اصلی، فرعی، صاف، پیچ، چهارراه، میدان و موانع مختلف با فاصله های برخورد کمتر از 10 سانتی متر) مورد آزمایش قرار گرفت تا جامعیت عملکرد و دقت آن مورد ارزیابی قرارگیرد. نتایج نشان دهنده موفقیت مدل در ارائه رفتار معقول می باشند به طوری که سبقت مناسب، اجتناب از برخورد صحیح، پیچیدن و حفظ مسیر در پیچ های تند، چهارراه و میدان مشاهده شد. زمان اجرای مدل برای هر ثانیه، حدود 3/0 ثانیه می باشد که نشان دهنده حجم کم محاسباتی مدل است در حالی که این مدل هم جامع و هم دقیق است. در ادامه، هم چنین مانور حفظ لاین به عنوان نمونه با توجه به امکانات تست شبیه ساز رانندگی آساران مورد بررسی قرار گرفت تا مشاهده شود تا چه مقدار رانندگان با مشخصات گوناگون می توانند توسط مدل شناسایی شوند. نتایج حاکی از انطباق مدل بر رانندگان با خطای کمتر از 5 درصد می باشد که نسبت به خطای 15 درصدی مدل های قبلی سه برابر بهتر بود. در نتیجه در این پروژه مدلی هوشمند از رسیدن به مسیر ایجاد شد که جامع، حجم محاسباتی کم، دقیق و کارآمد است.

هدف از نگارش این پایان نامه ارائه مدلی از راننده بر اساس رفتار انسانی جهت تشخیص خواب آلودگی است. پارامترهای این مدل با اندازه گیری خروجی های عملکردی خودرو توسط آزمایشات طراحی شده بر روی شبیه ساز رانندگی برای راننده های مختلف در شرایط هوشیار و خواب آلوده اندازه گیری شدند و ارتباط مقادیر آن پارامترها با خواب آلودگی افراد مقایسه گردید. نتایج تحلیل ها نشان دادند ثابت زمانی تأخیر پردازش راننده، ثابت زمانی تأخیر جبران سازی و نرخ جبران سازی راننده ها، با خواب آلودگی و هوشیاری آن ها ارتباط مستقیم داشته و می توان از آن ها به عنوان یک معیار تشخیص خواب آلودگی استفاده نمود. صحت نتایج فوق توسط معیار خواب آلودگی کرولینسکا مورد بررسی قرار گرفت. تفاوت عمده روش اتخاذ شده در این پایان نامه، تشخیص و تحلیل رفتار راننده بر اساس مدل انسانی به جای بررسی مستقیم پارامترهای اندازه گیری شده از عملکرد خروجی خودرو است. از دیگر نقاط قوت این پایان نامه ارائه مدل فرمان دهی راننده بر اساس تعامل گشتاوری به جای مدل تعامل زاویه ای است که با رفتار واقعی انسان مطابقت دارد. نتایج حاصله نشان دادند که استفاده از پارامترهای قابل شناسایی یک مدل انسانی از راننده، نتایج قابل قبول تری از بررسی شاخصه های عملکردی حاصل از پارامترهای خام اندازه گیری شده دارد. علاوه بر آن استفاده از یک مدل تعامل گشتاوری در شبیه سازی رفتار راننده ضروری به نظر می رسد. معیار کرولینسکا با وجود استفاده مکرر توسط محققین مختلف دارای ضعف هایی در شناسایی میزان خواب-آلودگی افراد می باشد که در این پژوهش برای رفع برخی از این ضعف ها، ارزیابی ویدئویی چهره توسط ناظرین بیرونی نیز لحاظ گردید.

شبیه سازی بلادرنگ جریان سیال دارای کاربرد های مختلفی مانند مدیریت بحران، سیستم های واقعیت مجازی و بازیهای کامپیوتری می باشد. شبیه سازی بلادرنگ جریان سیال برای مدیریت بحران در ساختمان ها مانند آتش سوزی و یا انتشار آلاینده های خطرناک ضروری و تعیین کننده می باشد. از نتایج شبیه سازی بلادرنگ می توان برای اندازه گیری دقیق آلاینده ها استفاده کرد تا کمترین تلفات و آسیب را داشته باشیم. همچنین در صنعت بازیهای کامپیوتری و برخی سیستم های واقعیت مجازی شبیه سازی بلادرنگ جریان سیال ضروری است. در این کاربردها نیاز به یک حلگر عددی بلادرنگ برای شبیه سازی جریان سیال است. در این پایان نامه برای بدست آوردن حل سریع و بلاردرنگ و به اندازه کافی دقیق، روش و رهیافت میانه ای بین روش های ناحیه ای و روش های دینامیک سیالات محاسباتی به نام دینامیک سیالات سریع معرفی می شود. با روش دینامیک سیالات سریع، حل جریان های پایه ای سیال مانند حفره در حالت های دو بعدی و سه بعدی صورت گرفته و نتایج آن با نتایج حل های عددی و تجربی مقایسه گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که از یک طرف روش دینامیک سیالات سریع می تواند الگو و رفتار سیال را به خوبی شبیه سازی کند؛ اما نسبت به روشهای دینامیک سیالات محاسباتی دارای دقت کمتری است. با مقایسه زمان حل با روش دینامیک سیالات سریع و نرم افزار فلوئنت مشخص گردید که بر حسب رژیم جریان، سرعت محاسبات با روش دینامیک سیالات سریع حدود 30 تا60 برابر سریعتر از حل با نرم افزار fluent می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند که این امکان نیز وجود دارد که با روش دینامیک سیالات سریع شبیه سازی سریع تر از حالت بلادرنگ با جزئیات کافی از جریان سیال صورت گیرد. در انتها از روش دینامیک سیالات سریع برای شبیه سازی بلادرنگ و گرافیکی حرکت سیال در نرم افزار virtools استفاده کرده ایم.

در این پروژه، مدل سازی سینماتیک مستقیم ربات های موازی و به طور خاص ربات گاف استوارت مورد بررسی قرار گرفته است. ربات های موازی حرکت های کوپله به شدت غیرخطی از خود بروز می دهند و بنابراین در حال حاضر حل فرم بسته ای با جواب یکتا برای سینماتیک مستقیم آن ها موجود نیست، ولی از آن جهت که حل سینماتیک مستقیم نقش اساسی در فرم بسته موقعیت و کنترل نیرو دارد، حل سریع و دقیق آن اجتناب ناپذیر است. در این پروژه، برای حل مسئله سینماتیک مستقیم دو مدل فازی تاکاگی سوگینو ثابت و خطی با 2، 3 و4 تابع عضویت در نظر گرفته شده که در مجموع 6 مدل می باشد که توسط دو روش گرادیان نزولی و الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده است. این مدل بر روی ربات استوارت 6 درجه آزادی اجرا شده و خروجی مدل با مقادیر حاصل از حل سینماتیک معکوس که در پایگاه داده به عنوان مقدار مطلوب قرار می گیرند، مقایسه شده است. عملکرد مدل نیز با استفاده از پایگاه داده های آموزش تولید شده توسط سیستم واقعی موجود در آزمایشگاه بررسی شد. یک نمودار برای برپاکردن توازنی بین دقت و سرعت محاسبه با توجه به نیاز مطلوب، جهت کمک به کاربر برای انتخاب بهترین مدل از بین مدل های موجود ارائه شده است در نتایج مشخص شد که با افزایش تعداد توابع عضویت، دقت و زمان محاسبه مدل ها به صورت همزمان افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که دقت مدل های خطی بیشتر است و سرعت محاسبه مدل های ثابت بالاتر است. همچنین می توان مشاهده نمود که بهینه سازی توسط روش الگوریتم ژنتیک اصلاح یافته بسیار دقیق تر از روش گرادیان نزولی می باشد و در کل می توان عملکرد مدل فازی آموزش یافته با روش الگوریتم ژنتیک اصلاح یافته را در مقایسه با روش های تکرار نیوتون رافسون و سایر روش های فازی و شبکه عصبی بهتر دانست.

کارگیرش در رباتیک، اولین مرحله از فرآیند جابجایی اجسام است، که به بررسی ارتباط میان مجری نهایی ربات و جسم گرفته شده می پردازد. این پژوهش با مقدمه ای از موضوع کارگیرش در رباتیک آغاز و پس از ارائه یک تصویر کلی از موضوعات چهار دهه گذشته در کارگیرش رباتیک به ارائه روندی برای برنامه ریزی کارگیرش بازوهای رباتیک می پردازد. شاخص عملکردی چندجنبه ای کارگیرش، mag، بعنوان اولین شاخص ارزیابی کارگیرش در زمینه جابجایی اجسام، معرفی و بخشهای مختلف آن تشریح می شود. شاخص جدید، کارگیرش را در تامین سه مشخصه اصلی وظایف جابجایی اجسام شامل مشخصه هندسی مربوط به موقعیت نقاط، مشخصه سینماتیک بازوهای گیرنده جسم نظیر مهارت بازوی رباتیک، و مشخصه سینتیک بازوی رباتیک و قطعه کار نظیر توان مصرفی عملگرها، مورد ارزیابی قرار می دهد. در ادامه برای یافتن کارآترین نقطه کارگیرش، روشهای هوشمند نظیر روش ازدحام ذرات، الگوریتم ژنتیک، شبیه سازی حرارتی، الگوریتم آستانه پذیرش و نیز جعبه ابزار بهینه سازی matlab به کارگرفته می شوند. مشاهده می شود سرعت جعبه ابزار بهینه سازی 7 تا 10 برابر بیش از سایر روشهاست و از نقطه نظر دقت، روش ازدحام ذرات دقت بالاتری را نسبت به سایر روشها تامین می کند. برای صحه گذاری روشهای عددی، مساله کارگیرش بهینه بصورت تحلیلی مورد بررسی قرار می گیرد تا مناسب ترین نقطه کارگیرش معین شود. براین مبنا، نزدیک ترین نقطه یا نقاط به مرکز جرم قطعه کار، نقطه یا نقاط بهینه کارگیرش بوده که منجر به ماکزیمم شدن مقدار این شاخص عملکرد می شود. همچنین مساله کارگیرش برای بازوهای همکار توسط شاخص mag و همچنین با بهره گیری از شبکه های عصبی مصنوعی پاسخ یابی می شود. برای طراحی کارگیرش با ربات های پایه متحرک، با توجه ویژه ای به پایداری پایه در مقابل واژگونی، از معیار نسبتا جدید mhs بعنوان قید پایداری پایه در کنار شاخص mag بهره برداری می شود. ازاین رو، یک ربات متحرک چرخدار دارای بازوی عامل برای جابجایی چند جسم، شامل 27 اجرای مختلف، مورد بررسی قرار گرفته و مناسب ترین نقاط روی هر قطعه کار بدست می آید.

در بسیاری از دروس شاخه مهندسی، تجربه کردن بسیاری از مفاهیم تئوری مطرح شده ضرورت دارد. هزینه بالای تجهیز آزمایشگاه ها مانع اصلی نبود آزمایشگاه ها می باشد. به طوری که نبود واحد های آزمایشگاهی در بسیاری از دانشگاههای دنیا کاملاً احساس می شود. لذا با توجه به ویژگی های آزمایشگاه های مجازی، این آزمایشگاه ها می توانند تاحد قابل قبولی این کمبود را جبران کنند. آزمایشگاههای مجازی با بازخورد نیرویی، علاوه بر درگیر نمودن دید بصری، با به کارگیری حس لامسه و دادن بازخورد ها ی نیرویی، امکان تجربه و فهم مفاهیم بسیاری از دروس مهندسی را فراهم می نماید. این پایان نامه، با هدف طراحی و پیاده سازی آزمایشگاه مجازی کنترل، با استفاده از واسط لامسه ای تنظیم گردیده است. تست های گوناگونی برای آزمایش های شبیه سازی شده در نظر گرفته شده است. برای مدلسازی گرافیکی آزمایش ها در این کار از نرم افزارbuilder 2.0 v-realm استفاده شده است. واسط لامسه ای که برای این کار استفاده شده است، یک ربات سه درجه آزادی با ساختار موازی دلتا، با نام falcon می باشد. کنترل واسط لامسه ای با توجه به سناریوهای آزمایشی، به دو صورت کنترل موقعیت و کنترل نیرو می باشد. در این کار برای حفظ پایداری ربات در اجرای سناریوهای تعقیب موقعیت، از کنترل سفتی به کمک یک کنترلر فازی استفاده شده است. همچنین، استفاده از روش anfis برای شناسایی و ارائه مدل نیرویی، برای بافت های غیر الاستیک است. با توجه به دقت و سرعت بالای مدل به دست آمده از این روش، که در حدود 5^10 هرتز برآورد شد، مدلسازی هپتیکی بی درنگ بافت های نرم حجیم و پیچیده را میسر می سازد.

سیمولاتورهای با درجات آزادی کمتر از شش درجه آزادی در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران و صنعتگران حوزه شبیه سازی پرواز قرار گرفته است. از آنجا که این نوع وسایل، سینماتیکی متفاوت نسبت به سیمولاتورهای مرسوم شش درجه آزادی عموماً استوارت دارند، مستقیماً نمی توان از الگوریتم های ایجاد حرکت که برای سیمولاتورهای شش درجه آزادی طراحی شده اند، در سیمولاتور سه درجه آزادی استفاده کرد. در این پژوهش به صورت خاص دو نوع الگوریتم کنترل حرکت بهینه جدیدی برای سیمولاتورهای سه درجه آزادی حرکت طولی، اوج و غلت طراحی شده است. طراحی در دو کلاس مدل ادراک حرکت وستیبولار و بصری-وستیبولار طراحی شده است که اولی به طراحی الگوریتم کنترل بهینه خطی پرداخته است که در آن برای محاسبه میزان ادراک حرکت در انسان از مدل سیستم وستیبیولار، بهره برده است. در حالی که در قسمت دوم، الگوریتم بهینه تصحیح شده ای طراحی شده است که از آخرین مدل تعاملی سیستم بصری- وستیبیولار ارائه شده برای محاسبه مقدار ادراک حرکت انسان استفاده کرده است. این دو الگوریتم بهینه در دو مود طولی و عرضی سعی در کم کردن، خطای ادراک، با توجه به فضای کاری قابل دسترس خواهند بود. کل الگوریتم بهینه، برای حرکت بلادرنگ در نرم افزار شبیه سازی پرواز نوشته شده است.

در این پایان¬نامه ابتدا به بیان مسئله و نیاز به آموزش تعقیب و گریز به نیروهای انتظامی و مأموران پلیس پرداخته شده است و قابلیت¬های شبیه¬ساز رانندگی در امر آموزش و مزایای آن نسبت به آموزش¬های عملی و هدف از پرداختن به این موضوع عنوان گردیده است. در ادامه تاریخچه مانور روش متوقف¬سازی دقیق و شیوه انجام این مانور به طور کامل شرح داده شده است. چندین مدل برخورد موجود مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور دستیابی به حرکت دقیق خودروها در هنگام مانور، با استفاده از مدل دقیق خودرو، مدل تشخیص برخورد و مدل رفتار راننده، شبیه¬سازی در محیط سیمولینک انجام گرفت و مدل های برخورد مختلف پیاده¬سازی و بررسی شده¬اند. سپس نتایج حاصل از شبیه¬سازی در محیط سیمولینک و پیاده¬سازی مانور در شبیه¬ساز رانندگی ارائه شده و مورد بررسی قرار گرفته¬اند.

آلودگی هوا ناشی از مصرف سوخت های فسیلی به چالشی جدی برای انواع جوامع بشری به خصوص در کشورهای در حال توسعه تبدیل شده است. بنابراین توسعه و بهینه سازی خودروها به عنوان اصلی ترین مصرف کننده این سوخت ها به شدت مورد توجه قرار گرفته است. هیبرید سازی خودروها باعث کاهش چشمگیر مصرف سوخت و آلودگی ناشی از آن ها می شود ولی به دلیل آن که این نوع خودروها به تازگی مورد توجه در کشور قرار گرفته اند، تحقیقات اندکی در رابطه با تأثیر استفاده از آن ها صورت گرفته است. برای بررسی کاربرد استفاده از اتوبوس های درون شهری هیبریدی، پژوهشگران در این پروژه مدل جدیدی به روش باندگراف برای این خودروها طراحی کرده و با استفاده از معتبرترین نرم افزارهای شبیه سازی و همچنین پیاده سازی روی شبیه ساز رانندگی در آزمایشگاه واقعیت مجازی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی سعی در تحلیل دقیق کاربرد این خودروها به خصوص در شهر تهران دارند. در این پروژه مدل کنترلی جدیدی برای سیستم های هیبریدی طراحی شده است که قادر است با توجه به شدت آلودگی منطقه ای هوا و همچنین با لحاظ کردن مناطق آلوده صوتی بهترین حالت عملکرد سیستم هیبریدی را برای کاهش آلودگی ها اعمال کند. نتایج آزمایشات صورت گرفته نشان می دهد که استفاده از اتوبوس های هیبریدی در سیستم حمل و نقل عمومی تهران تأثیر چشمگیری در کاهش آلودگی هوا خواهد داشت و با هوشمندسازی آن ها می توان از تمرکز آلودگی در نقاط پر تردد و آلودگی صوتی در اطراف مناطق خاص مثل بیمارستان ها یا در داخل تونل ها جلوگیری کرد.

هدف از نگارش این پایان نامه تشخیص خواب آلودگی رانندگان با استفاده از تحلیل موجک سیگنال های زاویه فرمان و موقعیت جانبی راننده می باشد. به دلیل اینکه در سیگنال موقعیت جانبی خودرو، اثر شعاع انحنا وجود ندارد مستقیما قابل تحلیل است. ولی سیگنال زاویه فرمان راننده وابسته به شعاع انحنای مسیر می باشد، لذا تحلیل سیگنال زاویه فرمان بدون از بین بردن این وابستگی امری بیهوده به نظر می رسد. لذا جهت اینکه بتوان در هر لحظه از مسیر حرکت، زاویه فرمان مطلوب را به دست آورد و آن را از زاویه فرمان راننده کم نمود، یک مدل فرمان راننده ارائه می شود. جهت بررسی صحت مدل فرمان ارائه شده، ابتدا نتایج آن در مانورهای حفظ لین، تغییر لین و دوبار تغییر لین با نتایج حاصل از نرم افزار تراک سیم مقایسه شده است. پس از آن زوایای فرمانی که از 38 راننده حرفه ای در شبیه ساز رانندگی به دست آمده است، با نتایج مدل ارائه شده مقایسه شده است که نشان دهنده تطابق بالایی است. پس از اطمینان از مدل فرمان ارائه شده، الگوریتم تشخیص خواب آلودگی با استفاده از تحلیل موجک سیگنال های موقعیت جانبی و زاویه فرمان راننده ارائه شده است. سیگنال های زاویه فرمان و موقعیت جانبی به بسته های یک دقیقه ای تقسیم شده و به هر کدام از این سیگنال های یک دقیقه ای برچسب هشیار یا خواب آلوده زده می-شود. سپس با استفاده از موج مادرهای مختلف این سیگنال های یک دقیقه ای به 10 زیرلایه تجزیه شده و از هر کدام از سطوح سه ویژگی طول سیگنال، انرژی و انحراف معیار گرفته می شود. سپس هر کدام از این ویژگی ها به تنهایی به عنوان ورودی به ماشین بردار پشتیبان در نظر گرفته شده و دسته بندی صورت می گیرد. نتایج نشان دهنده این است که با استفاده از سیگنال موقعیت جانبی می توان تا دقت 92 درصد و حساسیت 92 درصد خواب آلودگی را تشخیص داد که اعداد قابل قبولی هستند. همچنین با استفاده از سیگنال زاویه فرمان می توان با دقت 90 درصد و حساسیت 88 درصد خواب آلودگی را تشخیص داد.

چکیده ندارد.

در سامانه پرواز¬ با¬ سیم کنترل کننده های دستی پرواز بدون اتصال مستقیم مکانیکی از طریق ادوات هپتیکی و کانال¬های ارتباطی مکاترونیکی با بالک ها ارتباط پیدا می¬کنند؛ بنابراین بایستی سامانه کنترلی تعاملی با شفافیت بالا طراحی ¬شود، به گونه ای که کاربر در تعامل با سیستم هپتیکی، بازخورد مناسبی از نیروهای آیرودینامیکی داشته باشد. بدین منظور در حالت ایده¬آل واسط هپتیکی باید امپدانس محیط را بدون هرگونه تحریف به کاربر منتقل کند؛ به عبارت دیگر، نسبت مطلوب امپدانس انتقال به امپدانس محیط باید برای پهنای باند مشخص برابر عدد یک باشد. در این پایان¬نامه برای ایجاد تعامل کاربر با محیط مجازی ساختاری پیاده می¬شود که شفافیت نزدیک به یک داشته باشد. در این پایان¬نامه با توجه به شباهت عملکردی سیستم¬های کنترل از راه دور با سیستم¬های پرواز با سیم، الگوریتم¬های کنترل از راه دور شامل دوکاناله، چهارکاناله و سه¬کاناله مورداستفاده قرارگرفته است. برای مدل¬سازی از مدل هواپیمای ¬موجود مجهز به سامانه¬ی پرواز با سیم استفاده شده است. سپس جهت اعمال در ساختار¬های فوق، عملکرد هواپیما با یک سیستم جرم-فنر-دمپر با تقریب مناسبی مدل-سازی می¬شود. جهت تعامل با کاربر دستگاه هپتیکی فلکون بکار گرفته شده است که رفتار دینامیکی آن نیز با یک سیستم جرم-فنر- دمپر سه پارامتری قابل تخمین است. با پیاده¬سازی سامانه¬ی پرواز با سیم در قالب ساختار کنترل از راه دور و استفاده از الگوریتم¬های مختلف این نتیجه حاصل شد که ساختار چهار¬کاناله¬ی هشترودی¬زاد که هم بازخورد نیرویی و هم بازخورد موقعیتی دارد، از شفافیت خوبی برخوردار است. در این ساختار میزان شباهت دو سیگنال ردیابی شده موقعیت ربات راهبر و رهرو حدود 85 درصد و سیگنال ردیابی شده نیرویی دو ربات حدود 95 درصد می¬باشد و این مقدار قابل قبولی برای سیستم¬های با شفافیت ایده¬آل است. از آنجایی که این سیستم دارای غرق¬شدگی بالا و تعامل خوبی با محیط است، می¬تواند ساختار مناسبی برای سیستم¬های پرواز با سیم، شبیه¬ساز پرواز و بازی¬های رایانه¬ای باشد.

ربات تعادلی دو چرخ در سال های اخیر کاربردهای وسیعی در حوزه های حمل و نقل، نظامی و تفریحی پیدا کرده است. هدف از این پژوهش، شبیه سازی، طراحی و ساخت سامانه ربات دو چرخ در ابعاد آزمایشگاهی و چگونگی پیاده سازی کنترل کننده مورد نظر به منظور حفظ تعادل ربات است. در گام اول معادلات دینامیکی ربات بدست آمده و در محیط سیمولینک شبیه سازی شده است و نتایج آن توسط نرم افزار تحلیل دینامیکی آدامز صحه گذاری شده است. معادلات دینامیکی بدست آمده، به دو زیرسیستم مجزا شامل یک زیرسیستم با عملگر کافی و یک زیرسیستم دچار کمبود عملگر تفکیک شده است. به منظور رفع مشکل کمبود عملگر نسبت به درجات آزادی سیستم، از تئوری دینامیک-صفر برای طراحی سیستم کنترلی استفاده شده است. برای کنترل پایداری و تعقیب مسیر، طرح تلفیقی کنترل فازی-مود لغزشی ارائه گردیده است. تأثیر اغتشاش در شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته که نتایج نشان می دهد زمانی که حرکت چرخشی اتفاق می افتد، حرکت طولی نسبت به اغتشاش حساس نیست. در گام دوم، مراحل انتخاب اجزای مکانیکی و الکترونیکی و ساخت ربات بر اساس الگوریتم طراحی و ساخت انجام شده است. به منظور پیاده سازی الگوریتم کنترلی، نیاز به زاویه بدنه ربات است که این زاویه با ترکیب زوایای بدست آمده از شتاب سنج و جایروسکوپ و اعمال فیلترهای پایین گذر و بالا گذر روی آن ها به منظور حذف داده های نویزی، محاسبه شده است. در مرحله پیاده سازی، یک کنترل کننده pid برای حفظ تعادل ربات طراحی شده که پارامترهای این کنترل کننده به روش تجربی تنظیم شده است. نتایج موفق پیاده سازی، به ازای زاویه انحراف اولیه و همچنین وارد شدن نیروی اغتشاشی ارائه شده است.

ربات های کروی یکی از زمینه های تحقیقاتی مهم به دلیل ویژگی هایی نظیر هولونومیک بودن یک توپ، داشتن محیط داخلی محکم، و حالت ارتجاعی در هنگام برخورد با مانع می باشد. اوایل ربات های کروی شبیه توپ هامستر عمل می کردند و محدودیت گشتاور داشتند و به دلیل اصطکاک داخلی انرژی زیادی به هدر می رفت. شکل کروی ربات موجب حرکتی آسان و پایداری در سطح بالایی می شود. ربات های کروی کاربردهای مفیدی در محیط های اکتشافی خشن، اکتشافات سیاره ای، اکتشافات در دریا، وسیله بازی و توانبخشی دارند. محققان شروع به گسترش ایده هایی جدید و متفاوت برای حرکت و کنترل این خانواده از ربات ها کرده اند.

در این پایان نامه مساله طراحی مکانیزم های کروی با استفاده از الگورریتم های تکاملی مورد بررسی قرار گرفته است. تابع جدیدی به نام تابع قرابت دایروی معرفی شده است که میزان تشابه یک دسته از نقاط در صفحه به یک کمان دایروی را محاسبه می کند. به طور مشابه تابع دیگری به نام تابع قرابت کروی معرفی شده که میزان تشابه یک دسته از نقاط در فضای سه بعدی به یک رویه کروی را محاسبه می کند. با استفاده از این دو تابع، توابع هدف جدیدی را برای طراحی مولد حرکت و مولد مسیر ارائه کرده ایم. نتایج نشان می دهند که روش های ارائه شده علاوه بر هزینه محاسباتی کم تر، جواب های دقیق تری را نیز فراهم می کنند.