امروزه ربات های دوپا توجه بسیاری از محققان در سراسر دنیا را به خود جلب کرده است و تحقیقات زیادی در این زمینه در حال انجام می باشد. ربات های دوپا دارای تحرک پذیری بهتری نسبت به ربات های چرخ دار به ویژه برای عبور از محیط های ناهموار، پله ها و موانع می باشد. برای آنکه ربات قادر باشد بر روی سطوح مختلف حرکت نماید، لازم است که ربات حرکتش را با شرایط مختلف سطح وفق داده و با حرکت مناسب پا و بالا تنه، پایداری خود را تضمین نماید.بسیاری از پارامترهای اساسی حرکت انسان را می توان توسط یک ربات دوپای هفت عضوی صفحه ای بیان نمود. در این تحقیق، مدلسازی دینامیکی، تحلیل پایداری دینامیکی، طراحی مسیر و کنترل یک ربات دوپای هفت عضوی با شش مفصل با قابلیت حرکت از روی موانع، گودال ها و پله مورد مطالعه قرار گرفته است.معیار نقطه ممان صفر (zmp) به عنوان معیار پایداری دینامیکی ربات انتخاب شده است. مسیرهای حرکت مفاصل ران و مچ پاها در فضای کارتزین با استفاده از چند جمله ای هایی با درجه مناسب به گونه ای طراحی گشته که اثر ضربه پاها با زمین حذف گردد و مسیرهای مفاصل ربات و در نتیجه مسیر نقطه ممان صفر هموار و پیوسته گردد. پارامترهای کلیدی مسیر مفصل ران در راستای حرکت ربات با استفاده از مرزهای ناحیه پایداری ربات به گونه ای بدست آمده که پایداری دینامیکی ربات در طول حرکت تضمین گردد. سپس بالاترین موقعیت مچ پای متحرک در صفحه طولی با استفاده از دو تابع هدف متفاوت بهینه شده است. یک روش جدید برای طراحی مسیر ربات با طول گام های متفاوت که برای طراحی مسیرهای برخط کاربرد دارد ارائه شده است. کارایی بودن روش های بیان شده با استفاده از شبیه سازی ها و اعمال نتایج بر روی یک ربات دوپای ساخته شده به اثبات رسیده است. سرانجام نقطه ممان صفر ربات با استفاده از بالا تنه به عنوان جرم جبران ساز برای داشتن حرکتی پایدار کنترل شده است.

با توجه به اینکه تحلیل های بیومکانیکی امروزه نقش مهمی در تحقیقات توانبخشی، ورزش و.... دارد و همچنین در کشور ما نرم افزاری برای تحلیل سینماتیکی و سینتیکی وجود ندارد و نرم افزار های خارجی موجود نیز بسیار گران (حداقل شصت میلیون تومان) و تهیه آن برای دانشگاهها و موسسات پژوهشی بخصوص آکادمی ملی المپیک وپارالمپیک که بزرگترین موسسه تحقیقاتی در زمینه ورزش میباشد تاکنون غیر ممکن بوده است، در این پروژه حل دینامیک معکوس بمنظور ایجاد زیر ساختار نرم افزار تحلیل دینامیکی مورد بررسی قرار میگیرد. به این منظور یک مدل کامل از بدن انسان (12 عضوی) به کمک روش نیوتن اویلر بررسی خواهد شد، همچنین نیرویی را که پنجه پا به زمین وارد میکند را با نیرویی که سکوی نیرو ثبت میکند، مورد مقایسه قرار خواهیم داد تا صحت نتایج بدست آمده توسط مدل دینامیکی تایید شود و در آخر ممان های مفاصل اندام تحتانی (زانو، ران و مچ پا) برای دونده های مختلف محاسبه خواهد شد. سپس سعی خواهد شد تا معیاری سینماتیکی و دینامیکی برای میزان مهارت دونده دوی سرعت برآورد شود. لذا از چهار دونده مبتدی و چهار دونده ماهر و از هر کدام دوتست گرفته شد (بنا بر رویه معمول تحقیقات مربوط به انسان، متوسط نتایج تستهایی که برای هر نفر گرفته میشود، معیار قرار خواهد گرفت). سپس برخی از پارامترهای سینماتیکی آنان مانند زمان تماس با زمین، زمان پرواز، شاخص فعالیت، طول گام ، زوایای مفاصل اندام تحتانی و نیروها و گشتاورهای مفاصل اندام تحتانی محاسبه شد. بطور کلی نتیجه گرفته شد که دوندگان ماهر دارای زمان تماس و پرواز کوتاهتر، شاخص فعالیت کمتر و طول گام بلندتری هستند.همچنین دوندگان ماهر از نیروی خود بطرز بهینه ای استفاده میکنند. البته با سیستمهای پردازش تصویر با تکنولوژی بهتر، پارامترهای بیشتری را میتوان مورد بررسی قرار داد، از جمله اینکه موقع فرود ابتدا کدام نقطه از پا را روی زمین میگذاردند (با استفاده از بازبینی فیلمها اینطور بنظر میرسد که دوندگان ماهر بیشتر قسمت نزدیک به پنجه پا را بصورت مورب روی زمین میگذارند).

در این تحقیق روشی برای طراحی مسیر یک سیستم موبایل ربات فضایی شامل پایه غیرهلونومیک و بازوی سه لینکی در حضور موانع ارائه شده است. در اینجا از توابع پیوسته و هموار مانند توابع چندجمله ای به منظور مسیریابی ربات استفاده شده است. روش ارائه شده شامل به دست آوردن تاریخچه زمانی حرکت محرک های ربات می شود که تحت رفتار این محرک ها، ربات به پیکربندی نهایی خود می رسد. به منظور ساده سازی، فرض می شود که موانع موجود در مسیر دارای اشکال هندسی منظم باشند همچنین پایه به کار رفته در این تحقیق، پایه با رانش دیفرانسیلی است که از انواع پرکاربرد پایه ها ست. بازوی مکانیکی واقع بر پایه نیز بازوی سه درجه آزادی فضایی می باشد. ترکیب بازو و پایه باعث می شود که ربات در فضای کاری وسیع تری عمل کند. هر چند بررسی این نوع سیستم ها شامل بررسی مساله ای به نام افزونگی درجات آزادی می شود که به پیچیدگی مساله می افزاید، ولی افزونگی درجات آزادی در ربات، قابلیت های ویژه ای از نظر کاربردی برای آنها ایجاد می کند. در ربات های دارای افزونگی درجات آزادی در یک فضای کاری مشخص، مسیرهای متعددی برای ربات وجود دارد. یک راه برای انتخاب یک مسیر مناسب از بین مسیرهای ممکن، انتخاب یک اندیس مناسب و بهینه کردن آن می باشد. این اندیس می تواند شامل اندیس های سینماتیکی و دینامیکی با توجه به اهمیت هر یک و یا ترکیبی از چند اندیس با ضرایب وزنی مطلوب باشد. نتایج عددی و نمودارها جهت طراحی مسیر بهینه برای یک موبایل ربات در حضور موانع با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک آورده شده است. موانع بکار رفته در مساله نیز فضایی بوده و موانع ثابت و متحرک را شامل می گردد. مسیر به دست آمده و تاریخچه حرکت پایه و بازو نیز به دلیل استفاده از توابع چند جمله ای، پیوسته و یکنواخت است. تاریخچه مقدار گشتاور پایه و بازو بر حسب زمان به روش ارائه شده رسم و ملاحظه گردید که این روش منجر به جواب های مطلوب، معقول، هموار و بهینه می گردد. همچنین تاریخچه حرکت زاویه ای هر یک از عضوها و پایه بر حسب زمان رسم شد و ملاحظه گردید که تاریخچه حرکت به صورت توابع پیوسته و هموار از زمان است.

در این پروژه، رباتی موازی با چهار درجه آزادی (غلتش، چرخش، گردش، خیزش) سکوی متحرک، با ساختار جدید طراحی شده است که می توان تا حدودی از این ربات به عنوان یک ربات موازی کامل(شش درجه آزادی) استفاده نمود و این قابلیت، به برتری نسبی این ربات نسبت به سایر ربات های طراحی شده با درجات آزادی بالا تر، اشاره دارد. روابط و معادلات مربوط به طراحی ایزوتروپیک، سینماتیک معکوس، دینامیک و کنترل این ربات برای مانورهای مختلف از جمله مانور کامل (غلتش- چرخش- گردش- خیزش) سکوی متحرک استخراج شده است. معادلات دینامیکی حرکت، نیوتن - اویلر است، که برای حل آن از روش مکمل متعامد طبیعی استفاده شده است. این روش، باعث حذف قیود، مستقل شدن معادلات دینامیکی، حذف نیروها و کوپل های قیدی و کاهش قابل توجه حجم محاسبات می گردد. برای بررسی صحت نتایج دینامیکی، معادلات دینامیکی با توجه به روش کار مجازی بدست آورده شده و نتایج مقایسه شده اند. سپس با توجه به معادلات حرکت و اعمال روش مکمل متعامد طبیعی، کنترل ربات با روش های کنترلی مفاصل مجزا، گشتاورهای محاسبه شده و مودهای لغزشی، انجام شده است. در نهایت با استفاده از مشخصات فیزیکی و هندسی مساله، شبیه سازی سینماتیکی، دینامیکی و کنترلی ارائه شده و نتایج دینامیکی و کنترلی با یکدیگر مقایسه شده است.

در ربات های دوپا کم بودن تعداد عملگرها از تعداد درجات آزادی در طول حرکت باعث ناپایداری ذاتی این ربات ها می شود. در این تحقیق به مسائلی که کم عملگری در ربات های دوپا ایجاد می کند پرداخته می شود. برای این منظور مدل ربات دوپای فاقد مچ پا که مدل مناسبی برای بررسی کم عملگری در ربات های دوپا است انتخاب شده است و طراحی گام پایدار و کنترل حرکت این ربات دوپا در صفحه سهموی بررسی می گردد. در این ربات دوپا تماس پای تکیه گاه با زمین در صفحه حرکت بصورت نقطه ای است از این رو معیارهای پایداری قبلی نظیر نقطه ممان صفر که بر پایه ی وجود چند ضلعی تکیه گاه استوار هستند قابل استفاده نمی باشند و در طراحی گام معیارهای دیگری بایستی جهت تضمین پایداری حرکت در نظر گرفته شوند. در این تحقیق طراحی گام متناوب و پایدار به وسیله تحلیل نقاط ثابت نگاشت پوانکاره ارائه می شود و مسئله دنبال کردن گام پایدار، به منظور همگرایی سریع تر به حرکت متناوب، برای ربات دوپای فاقد مچ پا بررسی می گردد. ابتدا با تحلیل پایداری حرکت یک ربات دوپای فاقد مچ پا در طول فاز تک تکیه گاهی و ضربه، معیاری جهت نشان دادن پایداری حرکت استخراج می گردد. سپس گام پایدار و متناوب برای این ربات دوپا طراحی می شود در این قسمت بهینه سازی مصرف انرژی در طول حرکت نیز مورد توجه قرار می گیرد. با در دست داشتن گام پایدار به عنوان مسیر مرجع، به منظور دنبال کردن مسیر مرجع در طول گام های متوالی، کنترل حرکت ربات با توجه به کم عملگری ربات ارائه می شود. سپس با استفاده از نگاشت پوانکاره پایداری حرکت ربات دوپا در حین عبور از سطوح غیر هموار و نَرم بررسی می شود. در مرحله ی بعد یک مشاهده گر غیر خطی جهت تخمین متغیرهای زاویه ای عضو غیر فعال(ساق پا) طراحی می گردد. این متغیر های باید در زمان کمتر از پریود گام تخمین زده شوند از این رو مشاهده گر با در نظر گرفتن همگرایی در زمان محدود طراحی می شود. در مرحله ی بعد این تحقیق، طراحی گام پایدار و متناوب برای ربات دوپای فاقد مچ پا مادامی که حرکت ربات شامل فازهای تک تکیه گاهی و دو تکیه گاهی می باشد ارائه می شود. در این حالت ربات دوپا در فاز تک تکیه گاهی و دو تکیه گاهی به ترتیب با کمبود عملگر و افزونگی عملگر مواجه است از این رو پایدار سازی ربات در فاز دو تکیه گاهی انجام می شود. با اعمال کردن کنترل مینیمم زمان در فاز دو تکیه گاهی، مسئله ی همگرایی به گام پریودیک در اولین قدم نشان داده می شود. علاوه بر آن مسئله ی شروع به حرکت این ربات از حالت سکون مورد بررسی قرار می گیرد و پایداری حرکت ربات نشان داده می شود.

گرفتن و جابجایی اجسام ظریف توسط سیستم های رباتیک با استفاده از روش انحصار-نیرو که قابلیت گرفتن پایدار جسم با حداقل نیروی عمودی ممکن را ایجاد نماید، نیاز به الگوریتم کنترلی پیشرفته ای دارد. اکثر الگوریتم های پیشنهادی قبلی احتیاج به اندازه گیری شتاب و سرعت نسبی دارند که انجام آن در عمل، مشکل می باشد. تحقیق حاضر مسئله گرفتن و جابجایی جسم را در دو گام اصلی بررسی نموده است، در گام اول مسئله گرفتن توسط گریپر فک موازی بررسی شده و در گام بعدی جابجایی جسم در یک مسیر مطلوب توسط انگشتان چندبندی بررسی شده است. در گام اول برای گرفتن جسم توسط یک گریپر کنترلری پیشنهاد شده که ایمنی جسم و مهار لغزش را در فرآیند گرفتن تامین می نماید، برای استفاده از الگوریتم کنترلی فوق، ابتدا لازم است که یک مدل کامل دینامیکی مبتنی بر اصطکاک کولمبی چندفازی بکار گرفته شود. در تحقیق حاضر، کنترلری جدید با الگوگیری از روش گرفتن انسان ارائه شده است. کنترلر پیشنهادی، به جای اندازه گیری شتاب و سرعت نسبی جسم، فقط نیاز به اندازه گیری نیروهای تماسی دارد. علاوه بر این، برای تخمین ضریب اصطکاک در حالت های نامعین نیز، یک الگوریتم ساده ریاضی ارائه شده است که نیازی به اندازه گیری حرکت نسبی ندارد. مقاومت کنترلر نسبت به تغییرات جرم مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که با توجه به بازخورد از نیروهای تماسی، کنترلر عملکرد مطلوبی را در محدوده تغییرات نامی جرم جسم دارد. در ادامه بررسی مقاومت کنترلر، موضوع نامعینی مرکز جرم مورد مطالعه قرار گرفته و الگوهای مختلف اصطکاکی که بین جسم گرفته شده و گریپر بوجود می آید فرمول بندی شده و اثر این نامعینی در حضور کنترلر پیشنهادی با شبیه سازی بررسی شده است. در گام بعدی مسئله گرفتن و جابجایی جسم توسط انگشتان چند بندی مد نظر قرار گرفته است، گرچه تا کنون الگوریتم های متعددی برای گرفتن اجسام توسط دست چند انگشتی ارائه شده است لیکن موضوع گرفتن اجسام ظریف و جابجایی آنها توسط انگشتان که نیازمند امکان کنترل موقعیت در راستای اعمال نیرو است موضوعی است که تا کنون به آن پرداخته نشده است. به عبارت دیگر عمده الگوریتم های کنترل نیرو-موقعیت که تا کنون معرفی شده اند فضای کار را به دو زیر فضا تقسیم کرده و در یک زیرفضا موقعیت و در زیرفضای دیگر نیرو را کنترل می نمایند. تحقیق حاضر الگوریتم کنترلی جدیدی ارائه می نماید که دارای ساختار ترکیبی مدار بسته موقعیت، مدار باز نیرو است و با یک جزء مدار بسته نیرو تقویت شده است. وظیفه این جزء مدار بسته نیرو در کنترلر افزایش نیروی عمود بر سطح برای جلوگیری از لغزش و حفظ آن در محدوده ای نزدیک آستانه لغزش است. بنابراین کنترلر ارائه شده می تواند جسم را در یک مسیر مطلوب و با اعمال حداقل نیروی اعمالی به آن جابجا نموده و لغزش نسبی را در نقاط تماس برای جلوگیری از رهایی جسم به صفر برساند. با توجه به ساختار جدید کنترلر، روش تخمین پارامترهای آن ارائه شده است. برای شبیه سازی شرایط واقعی در مدل سازی دینامیکی، از یک مدل کامل دینامیکی استفاده شده است که در آن، اصطکاک کولمبی در فازهای مختلف حرکتی لحاظ شده است. مهار و جابجایی جسم در شرایط نامتقارن اصطکاکی بررسی و عملکرد کنترلر پیشنهادی توسط شبیه سازی تایید شده است.

در سال های اخیر، شبیه سازی عملکرد سیستم اعصاب مرکزی در طرح و کنترل حرکات، توجه و علاقه بسیاری از محققین در عرصه علوم اعصاب و مهندسی پزشکی را به خود جلب کرده است. شناخت رفتار سیستم اعصاب مرکزی و راهبردهای اتخاذ شده توسط آن در تولید حرکت، می تواند نقش موثری در بهبود روش های توان بخشی و شناخت اختلالات حرکتی ایفا کند. بر این اساس و در مطالعه حاضر، مدلی محاسباتی جهت توصیف عملکرد سیستم اعصاب در طرح حرکت برخاستن از صندلی، به عنوان یک حرکت چالش برانگیز، ارائه شده است. در اولین قدم، این فرضیه مطرح است که سیستم اعصاب مرکزی در طرح حرکات پیچیده، آنها را به حرکات ساده تر (فازهای حرکتی) تفکیک می کند. با توجه به این فرضیه و بر اساس رویکردی نوین، پایه های سازنده حرکت در هر فاز حرکتی از درون داده های ثبت شده آزمایشگاهی استخراج شده، و با الگوهای جرک کمینه مورد مقایسه قرار گرفته است. بر اساس شواهد، به نظر می رسد سیستم اعصاب مرکزی در هر فاز حرکتی سیاست جرک کمینه را در نظر می-گیرد. همچنین، با ارائه یک مدل مبتنی بر بهینه سازی بر اساس یک ساختار جدید، نشان داده شد که بر خلاف روش های پیشین، در نظر گرفتن توابع هدف متمایز و متناسب با هر فاز حرکتی، روش مناسب تری جهت توصیف حرکات پیچیده همچون بر خاستن از صندلی است. گویی که سیستم اعصاب مرکزی در هر فاز حرکتی، راهبرد متناسب با همان فاز را اتخاذ می کند. با این وجود، مدل-های مبتنی بر بهینه سازی به دلیل محدودیت هایی از قبیل حجم محاسباتی بالا، در بیان برخی از جنبه های طرح حرکت در سیستم اعصاب ناتوان هستند. قابلیت این سیستم در طرح گستره وسیعی از حرکات در همان تلاش اول، نشان می دهد که نیازی به درگیر شدن در یک فرآیند بهینه سازی برای تولید هر حرکت وجود ندارد. از این رو، در مرحله دیگری از مطالعه حاضر، یک ساختار مدولار و سلسله مراتبی جهت توصیف عملکرد سیستم اعصاب در طرح حرکات چند فازی تحت شرایط متعدد ارائه شده است. این ساختار که از چهار بخش عملکردی با عنوان مدول های تخمین گر سینماتیک، مدول تخمین گر زمان، مدول تعیین مسئولیت و شبکه مبتنی بر اجزای حرکتی تشکیل شده است، این قابلیت را دارد که با استفاده از تجربیات گذشته، حرکت را در شرایط محیطی جدید طرح نماید. ارزیابی ساختار ارائه شده در دو مرحله صورت گرفته است؛ با استفاده از مدل مبتنی بر بهینه سازی و با استفاده از حرکات ثبت شده در آزمایشگاه. نتایج نشان می دهد که تجزیه حرکت به فازهای حرکتی و استفاده از یک ساختار مدولار، می-تواند قابلیت طرح حرکت به صورت بلادرنگ، بهینه و تحت شرایط محیطی مختلف را فراهم سازد. دقت بالای مدل در مقایسه با مدل های دیگر، نیاز محاسباتی اندک به همراه شواهد رفتاری و نوروفیزیولوژیکی فراوان در حمایت از ساختار مدل، بیان گر آن است که سیستم اعصاب مرکزی، به احتمال فراوان از یک ساختار مدولار و سلسله مراتبی در طرح حرکات بهره می گیرد. از این رو، مفاهیم مهم ارائه شده در این مطالعه همچون تفکیک فازهای حرکتی، در نظر گرفتن توابع هدف متفاوت برای هر فاز حرکتی و ساختار طراح مسیر مدولار و سلسله مراتبی، می توانند در طراحی ربات های انسان نما و یا در کاربردهای دیگر رباتیکی مورد استفاده قرار گیرند.

در حال حاضر، بسیاری هستند که از ناتوانی در حین راه رفتن به دلیل آسیب هایی از قبیل آسیب ستون فقرات و یا سکته رنج می برند. در این رساله، طراحی یک اُرتز غیرفعال نوین توانبخشی راه رفتن را جهت بازتوانی افرادی که توانایی راه رفتن را به دلیل آسیب های دستگاه عصبی و یا عارضه های دیگر مانند سکته مغزی از دست داده اند، به انجام رسانده ایم. همانطور که می دانیم، حرکت های لگن نقش مهمی در ایجاد تعادل و راه رفتن در طی یک سیکل گامی ایفا می کند. در این تحقیق نیز یک اُرتز غیرفعال جهت کمک به حرکت لگن بیمارانی که در راه رفتن دارای ناتوانی می باشند شبیه سازی و طراحی می گردد. این اُرتز لگنی بهینه سازی شده بدون موتور و صرفاً دارای المان های غیرفعال مانند فنر می باشد. به علاوه، همراه این وسیله یک مجموعه مهارکننده وزن فرد جهت حذف اثر بخشی از وزن بیمار در حین راه رفتن بر روی تردمیل طراحی شده است. شبیه سازی های انجام شده براساس ارائه یک مدل سه بعدی مناسب دینامیکی از حرکت اعضای پایین تنه در حین راه رفتن می باشد. همچنین مقادیر پارامترهای ساختاری دستگاه در طی حل مسائل بهینه سازی تعریف شده بر مدل دینامیکی مربوطه استخراج گردیده است. عملکرد اصلی این وسیله در راستای نزدیک نمودن حرکت های چرخشی سه گانه لگن به حالت مطلوب و همچنین کاهش گشتاور عملگر فرضی محرک لگن در مفصل ران پای ایستا در حین راه رفتن بر روی تردمیل در طی دو مرحله شبیه سازی و بهینه سازی مسأله مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی در مرحله اول بهینه سازی نشان می دهد که نمودار زمانی دوران های لگن به نمودارهای مرجع بسیار نزدیک بوده و وسیله بهینه غیرفعال طراحی شده می تواند حرکت مطلوب لگن را بدون تلاشی از طرف بیمار تأمین نماید. همچنین در مرحله دوم شبیه سازی و بهینه سازی، مقایسه گشتاور عملگر محرک لگن مدل شده در مفصل ران پای ایستا در حالت استفاده کاربر از دستگاه در مقابل شرایط عادی بدون اتصال به دستگاه بیانگر کاهش مطلوب مقدار گشتاور در یک سیکل کامل گامی می باشد. در تحقیق حاضر، علاوه بر تئوری مدل سازی و انجام شبیه سازی مسأله، پروسه ساخت کلیه اجزای دستگاه و استخراج نتایج آزمایشگاهی استفاده از آن نیز انجام پذیرفته است. البته نتایج آزمایشگاهی صرفاً در مراحل اولیه اتصال دستگاه به یک کاربر سالم با هدف اعتبارسنجی مدل سازی و شبیه سازی مسأله و همچنین امکان سنجی استفاده از آن ارائه گردیده است. با توجه به سالم بودن کاربر و امکانات موجود، نتایج آزمایشگاهی و بررسی عملکرد اُرتز لگنی با مطالعه دو معیار تغییرات بازه حرکت های دورانی لگن و همچنین میزان انرژی مصرفی کاربر براساس تغییرات سرعت ضربان قلب وی در دو حالت کلی همراه با دستگاه و بدون استفاده از آن در حین راه رفتن بر روی تردمیل ارائه گردیده است. نتایج آزمایشگاهی بدست آمد? مبتنی بر افزایش بازه حرکتی لگن در دو جهت دورانی و نیز کاهش مصرف انرژی در حالت بکارگیری دستگاه، موید اعتبار نتایج شبیه سازی و امکان استفاده از دستگاه برای کاربر بیمار در آینده می باشد.

هدف اصلی این پایان نامه، بالانس گرانشی پای انسان به کمک یک ارتز خارجی و به منظور کاهش توان ماهیچه ای لازم (گشتاور مورد نیاز در مفاصل) برای حرکت شخص کاربر می باشد. بالانس گرانشی غالباً برای کاهش توان مورد نیاز عملگرهای مولد حرکت (گشتاور موتورها) در ماشین های صنعتی مورد استفاده قرار می گرفته است. در طرح ارایه شده در این پایان نامه، ساختاری مکانیکی موسوم به ارتز خارجی از یک سو توسط یک مفصل مناسب به ساق پای شخص کاربر متصل می گردد و از طرف دیگر به یک چهارچوب حرکتی متصل می شود. بدین ترتیب پا به همراه ارتز خارجی متصل به آن یک حلقه بسته سینماتیکی تشکیل می دهد. طول مناسب برای عضوهای ارتز خارجی به گونه ای انتخاب می شود که این حلقه همواره در طول زمان حرکت بسته باقی بماند. بالانس گرانشی پای انسان در عمل بدین معنی است که انرژی پتانسیل سیستم متشکل از پا و ارتز خارجی، در تمام طول حرکت، مستقل از پیکربندی عضوهای پا (تغییر در زوایای مفاصل پا در حین حرکت) باشد. چنین حالتی با انتخاب مناسب پارامترهای اینرسی اعضای ارتز خارجی (جرم و موقعیت مرکز جرم عضوهای) و نیز افزودن فنر با انتخاب نقطه اثر مناسب آن و ضریب سختی مناسب به سیستم میسر خواهد شد. با توجه به حالات ممکن برای حرکت پا در صفحات حرکتی مختلف (درجات آزادی مختلف در حرکت پا)، طرح های مناسبی برای بالانس گرانشی پا و پشتیبانی حرکت در هر یک از حالات حرکتی ارایه شده است. به منظور محاسبه گشتاورهای مورد نیاز برای حرکت در مفاصل پا، دینامیک مجموعه پا و ارتز خارجی تحلیل می شود و در نهایت، نتایج به دست آمده به منظور بررسی تأثیر بالانس گرانشی پا به وسیله ارتز خارجی طراحی شده در حالات مختلف حرکت، با یکدیگر و نیز با نتایج مربوط به حرکت پا بدون اتصال ارتز خارجی به آن مقایسه می شوند و چگونگی تسهیل حرکت درهنگام اتصال ارتز خارجی به پا مورد مطالعه قرار می گیرد. به طور کلی نتایج بیان گر آن هستند که بالانس گرانشی در سرعت های حرکت نسبتاً کم باعث کاهش گشتاورهای مفصلی شده و حرکت فرد را تسهیل می کند. با زیاد شدن سرعت حرکت و افزایش تأثیر اینرسی سیستم از این مزیت کاسته می شود.

در این تحقیق روشی برای طراحی مسیریک سیستم موبایل ربات صفحه ای شامل پایه غیرهلونومیک وبازوی سه لینکی در حضور موانع ارایه شده است. در اینجا از توابع پیوسته و هموار مانند توابع چندجمله ای به منظور مسیریابی ربات استفاده شده است. روش ارایه شده شامل به دست آوردن تاریخچه زمانی حرکت محرکهای ربات می شود که تحت رفتار این محرکها، ربات به پیکربندی نهایی خود می رسد. به منظور ساده سازی، فرض می شود که موانع موجود در مسیردارای اشکال هندسی منظم مانند دایره یا بیضی باشند. پایه به کار رفته در این تحقیق پایه با رانش دیفرانسیلی است که از انواع پرکاربرد پایه هاست.متغیرهای حرکت در فضایی تصویر می شوند که باعث ارضای قید غیرهلونومیک پایه در هر لحظه از حرکت می شود. موانع موجود در مسیر نیز به این فضا تصویر می شوند. ترکیب بازو وپایه باعث می شود که ربات در فضای کاری وسیع تری عمل کند. هر چند بررسی این نوع سیستمها شامل بررسی مسأله ای به نام افزونگی درجات آزادی می شود که به پیچیدگی مسأله می افزاید، ولی افزونگی درجات آزادی در ربات، قابلیتهای ویژه ای از نظر کاربردی برای آنها ایجاد می کند. به دلیل اینکه در رباتهای دارای افزونگی درجات آزادی در یک فضای کاری مشخص، مسیرهای متعددی برای ربات وجود دارد. یک راه برای انتخاب یک مسیر مناسب از بین مسیرهای ممکن، انتخاب یک اندیس مناسب و بهینه کردن آن می باشد. در این تحقیق مسأله طراحی مسیر بهینه،با بهینه سازی روی اندیس دینامیکی با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و جستجوی مستقیم صورت گرفته است. وجود مانع در مسیراز لحاظ سینماتیکی قیدهایی به مسأله اضافه می کند که به پیچیدگی مسأله می افزاید. یک راه حل برای در نظر گرفتن این قیود حل مستقیم معادلات سینماتیکی ربات است. با این کار بعد فضای مجهولات مسأله کاهش یافته و مسأله بهینه سازی مقید به مسأله بهینه سازی نامقید تبدیل می شود. درروش مورد استفاده دراین تحقیق با در نظر گرفتن کلیه درجات آزادی ربات دارای افزونگی،قیود سینماتیکی بااستفاده از ضرایب لاگرانژ و توابع پنالتی به اندیس مورد نظر اضافه می گردند. نتایج عددی و نمودارها جهت طراحی مسیر بهینه برای یک مجموعه موبایل ربات در حضور موانع با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و جستجوی مستقیم آورده شده است. جهت نشان دادن کارایی روش استفاده شده، نتایج به دست آمده با نتایج به دست آمده به روش حل مستقیم معادلات سینماتیکی که در یکی از مراجع بررسی شده است، مقایسه شده است. نتایج به دست آمده کارایی روش ارایه شده را نشان می دهد.

نشستن و برخاستن یکی از معمول ترین و متداول ترین اعمال در زندگی روزمره است و این حرکت مقدمه ای برای حرکات دیگر بدن مانند راه رفتن، دویدن و ... است.علیرغم اهمیت فوق العاده ای که عمل نشستن و برخاستن دارد، با این وجود امروزه افراد زیادی هستند که قادر به انجام این عمل ساده و در عین حال مهم نمی باشند. بنابراین طراحی وسیله ای توانبخش که به ناتوانان حرکتی به ویژه افراد مسن در انجام این حرکت کمک کند بسیار مفید است. در این رساله ابتدا برای پیدا کردن شناخت کافی از حرکت، این حرکت را از دیدگاه سینماتیکی و دینامیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار دادیم در این بخش اثرات عوامل مختلف موثر در حرکت بررسی شد. این بررسی ها نشان داد که خم کردن بالاتنه به جلو و تکیه کردن بر دست ها در کاهش فشار وارد بر مفاصل مفید است.از دیگر اطلاعاتی که از تحلیل حرکت بدست آوردیم سهم بالای گرانش در گشتاورهای مورد نیاز برای حرکت بود و با توجه به این مطلب بر آن شدیم تا با استفاده از روش ترکیبی بالانس گرانشی اثر گرانش را درحرکت کاهش دهیم. کارهایی که تا به حال در زمینه وسایل توانبخشی انجام شده بود همه به صورت کاملاً فعال و یا کاملاً غیرفعال بودند که هر کدام مزایا و معایبی دارند. در این رساله با تلفیق محاسن هر دو نوع از این وسایل به طراحی رباتی توانبخش به صورت هیبرید فعال و غیر فعال پرداختیم. به این منظور با اتصال تعدادی رابط به عضوهای ساق پا، ران و در امتداد بالاتنه و همچنین اتصال تعدادی رابط کمکی به این رابط ها مرکز جرم را مشخص کردیم ولی با توجه به این-که طول این رابط ها برای شخصی خاص محاسبه شده است بایستی این رابط ها به صورت تلسکوپی ساخته شوند تا بتوان طول رابط ها را برای اشخاص مختلف تنظیم نمود. پس از مشخص کردن مرکز جرم با بررسی چیدمان های مختلف برای فنرها، توانستیم با استفاده از دو فنر با ضرایب سختی معقول و مناسب گشتاور مورد نیاز در مفاصل را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم. رابط ها و فنرهای ذکر شده بخش غیرفعال ربات توانبخش ما را تشکیل می دهند. با اعمال اثر این بخش بر روی مفاصل شخص در طول حرکت، تنها گشتاور قابل توجه باقیمانده که بایستی تأمین شود در زانو وجود دارد. با توجه به این مطلب و ضعف حرکتی که افراد مسن (که هدف اصلی ما در این رساله طراحی وسیله ای برای کمک به حرکت در این افراد است) غالباً در زانو دارند. تأمین این گشتاور را توسط محرک انجام دادیم و با انتخاب محرکی مناسب و طراحی کنترل کننده برای آن، بخش فعال را نیز طراحی نمودیم. در پایان این رساله برای مشخص شدن علت ترکیب حالت فعال و غیر فعال، سیستم های کاملاً فعال و کاملاً غیرفعال را با طرح ارائه شده در این رساله مقایسه کردیم. از ویژگی های قابل توجه این سیستم نسبت به سیستم های قبلی ذکر شده سبک بودن، کم بودن تعداد محرک ها در آن ، قابل حمل بودن و قابلیت نصب آن بر روی ویلچر می باشد. همچنین با استفاده از این وسیله شخص بایستی در مفاصل ران و مچ پا مقداری گشتاور نیز خود اعمال کند و در زانو نیز با توجه به انتخاب روش کنترل موقعیت، شخص می تواند تا حدی گشتاور مورد نیاز برای حرکت را خود اعمال کند که این موضوع از تحلیل رفتن قدرت باقیمانده در ماهیچه ها جلوگیری می کند.

در این تحقیق طراحی ناوبری یک ربات متحرک صفحه ای برای تولید مسیرهای عاری از مانع بوسیله دو نگرش سنسوری بنام های الگوریتم هدف گرای فازی والگوریتم فازی-ژنتیک با شرط عدم برخورد با موانع استاتیکی دینامیکی بکار رفته است. مزیت اصلی نگرش های سنسوری این است که ربات می تواند با ایمنی کافی در یک محیط دینامیکی حرکت کرده و از برخورد با موانع اجتناب کند. اما عیب اصلی این نگرش به محدودیت سنسورها برمی گردد که این امر موجب گم شدن ربات و نرسیدن آن به هدف، حتی با وجود مسیری آزاد، می شود. در الگوریتم هدف گرای فازی بکار رفته، هدف یابی به عنوان عاملی هدایتی جهت گم نشدن ربات، مورد استفاده قرار گرفته است و الگوریتم حاضر هیچ گونه تضمینی جهت طی شدن کوتاه ترین مسیر به ما نمی دهد. در این روش از سنسورهای با برد کوتاه نظیر سنسورهای نوری مادون قرمزو یا سنسورهای حسی استفاده می شود. همچنین در این روش قوانین فازی صریح برای طراحی حرکت وجود ندارد، به این معنی که اطلاعات درباره موانع از نوع محلی می باشد. در روش فازی-ژنتیک از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه سازی پایگاه قوانین فازی برای تولید مسیری که پارامترهای مورد نظر مسئله را ارضا کند استفاده می شود. در این روش قوانین فازی به صورت صریح تعیین می شوند که شامل دو ورودی و یک خروجی می باشند. ورودی اول از جنس فاصله و ورودی دوم و خروجی از جنس زاویه می باشند. نتایج شبیه سازی در محیط گرافیکی نرم افزار متلب پیاده سازی شده، و صحت نتایج بدست آمده از دو روش ذکر شده در فصل نتایج قابل مشاهده می باشد.

این تحقیق مروری بر سیستماتیک و دینامیک مکانیزم سه درجه آزادی با طراحی جدید با محرک های خطی (هیدرولیکی)، کنترل مکانیزم را مورد مطالعه قرار داده است. روابط سیستماتیکی، با استفاده از قیود زنجیره هندسی بسته مکانیزم، به صورت جبری و دیفرانسیلی و معادلات دینامیکی با استفاده از روش لاگرانژ سیستم های مقید، استخراج شده اند. ضرایب لاگرانژ به کمک ماتریس مکمل متعامد حذف و فرم کاهش یافته معادلات، جهت طراحی کننده ارائه شده است. در ادامه روش خطی سازی معادلات دینامیک سیستم های مقید، تنها بر حسب پارامترهای مستقل آورده شده است. استفاده از معادلات خطی شده برحسب پارامتر مستقل در کنترل کننده هایی که از تکنیک های روش های خطی استفاده می کنند، دارای مزیت حجم محاسبات کمتر و کاربرد حسگر ها کمتر در کنترل مکانیزم است. برای کنترل مکانیزم ابتدا یک کنترل کننده به روش مفاصل مجزا، در نظر گرفتن دینامیک کلی مکانیزم برای کنترل هر یک از محرک ها مکانیزم به صورت جداگانه، طراحی شده است. دو مرحله بعد یک کنترل کننده غیر خطی فازی به روش takagi-sugeno طراحی گردیده است. در طراحی کنترل کننده فازی، دینامیک غیر خطی مکانیزم به صورت ترکیب خطی از دینامیک خطی شده محلی در نقاط منتخب از فضای کاری مکانیزم، ارائه شده است، قانون کنترل فاز به صورت ترکیب خطی از قوانین خطخطی کنترل محلی آورده شده است. سپس یک کنترل کننده فازی وفقی مبتنی بر مدل برای کنترل مکانیزم یا دینامیک ناشناخته طراحی شده است. نتایج عددی حاصل از سبیه سازی و پیاده سازی عملی کنترل کننده بر روی مکانیزم مورد نظر در تحقیق ارائه شده است.

رباتهای کابلی دارای ترکیب و ساختار پایه ای رباتهای موازی می باشند با این ویژگی اضافی که کابل ها به عنوان حلقه های موازی و گرداننده ها به عنوان محرکها عمل می کنند. یک تفاوت مهم میان رباتهای کابلی معلق و رباتهای کلاسیک موازی در این است که کابلها فقط قدرت تحمل نیروهای کششی را دارند و در نتیجه پنجه را فقط به سمت خود می توانند بکشند. در نتیجه ی این ویژگی، خیلی از نتایج شاخص رباتهای موازی را نمی توان به صورت مستقیم برای رباتهای کابلی به کار برد. در این مطالعه، ما علاقه مند به بررسی طراحی رباتهای کابلی با مهارت بالا و بدون نقطه منفرد هستیم. این مهم شامل طراحی ایزوتروپیک و طراحی بهینه برای این دسته از رباتها می باشد. در این پژوهش سعی ما بر این است که طراحی ربات های کابلی را برای مهارت بالا با بهترین اجرای سینماتیکی با استفاده از روشهای متفاوتی تحت مطالعه قرار دهیم. دراولین روش به صورت نمادین به حل شرایط ایزوتروپیک و شرایط کشش کابلها می پردازیم که این روش به دلیل نداشتن هیچ تقریبی دارای قابلیت اطمینان بالایی می باشد. در دومین روش که بر اساس تحلیل فضاهای محدب با بیان هندسی می باشد، سعی دربه دست آوردن شرایط فوق الذکر را داریم، که در واقع با به دست آوردن مرزهای فضای کاری ربات به این مهم می پردازیم. این روش نیز به دلیل ماهیت هندسی آن دارای قابلیت اطمینان بسیار بالایی می باشد. در روش سوم با استفاده از دو مقصود یکی فضای کاری و دیگری تغییرات شاخص شرایط کلی سیستم نسبت به حرکت سکوی متحرک، شرایط بهینه و محدوده ی حرکت سکوی متحرک، در حالی که ربات در بهترین رفتار سینماتیکی و مهارت بالا به سر می برد را تحت مطالعه قرار می دهیم. در روش آخر با استفاده از حل عددی معادلات سینماتیکی و با استفاده از تئوری های بهینه سازی عددی، سعی در شناسائی نتایج به دست آمده و مقایسه ی آن با نتایج روش های فوق را داریم ولی نباید فراموش کنیم که در روشهای عددی همواره با تقریب روبرو هستیم ولی به دلیل ارزان بودن آن در مقایسه با روش های فوق الذکر مقرون به صرفه می باشد. طراحی بهینه رباتهای کابلی با استفاده از دو روش گرافیکی و تحلیل بهینه سازی چند منظوره ی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، چهار شاخص رفتاری تعریف و ارائه شده است. این معیارها عبارتند از: شاخص حجم فضای کاری، نمایه گسترش کشش کابلها، نمایه سختی ربات، و در آخر نمایه فرکانس طبیعی ربات. لازم به ذکر است که نمایه های فوق همگی از نظر مفهوم فیزیکی سازگار بوده که از نقاط قدرت این شاخصها می باشد. طراحی ایزوتروپیک و طراحی بهینه را برای دو طرح نمونه ی مختلف از رباتهای کابلی انجام می دهیم، یکی ربات موازی کابلی معلق شش درجه آزادی با شش کابل محرک و دیگری ربات فضایی موازی کابلی سه درجه آزادی همراه با سه کابل محرک و یک جک غیر فعال. در پایان نتایج به دست آمده ی هر دو طراحی برای دو ربات فوق الذکر را با هم مقایسه کرده و بر اساس آن کاربریهای دو ربات را تعیین می کنیم.

در این تحقیق در ابتدا سینماتیک و دینامیک ربات موازی سه درجه آزادی فرز cnc، مورد مطالعه قرار گرفته و روابط سینماتیکی و دینامیکی حاکم بر آن استخراج شده است. روابط سینماتیکی، با استفاده از قیود زنجیره هندسی بسته مکانیزم، بصورت جبری و دیفرانسیلی و معادلات دینامیکی با استفاده از روش لاگرانژ برای سیستم های مقید، استخراج شده اند. سپس نحوه حذف ضرایب لاگرانژ به کمک ماتریس مکمل متعامد و فرم کاهش یافته معادلات ارائه شده است. برای اطمینان از صحت معادلات بدست آمده، پاسخ معادلات دینامیکی و سینماتیکی با پاسخ مکانیزم شبیه سازی شده در بخش simmechanics نرم افزار matlab مقایسه شده و نتایج آن ارائه شده است. مکانیزم مورد بررسی دارای سه درجه آزادی لغزشی و عملا سه متغیر مستقل است. با کنترل این سه متغیر مستقل می توان ابزار فرزکاری را به نقطه موردنظر انتقال داد. در ادامه برای کاهش هزینه ی محاسبات و هزینه ی استفاده از حسگرهای اضافی، معادلات دینامیکی مکانیزم بر حسب متغیرهای حالت مستقل، خطی سازی شده است. هدف اصلی دنبال شده در این تحقیق طراحی کنترل کننده های گوناگون برای مکانیزم و مقایسه نتایج و پیاده سازی عملی آنها است. با توجه به این هدف در ابتدا یک کنترل کننده خطی به روش مفاصل مجزا، بدون در نظر گرفتن دینامیک کلی مکانیزم برای کنترل هر یک از محرک ها طراحی شده است. همانگونه که ذکر شد، در این کنترل کننده هر یک از محرک ها بصورت جداگانه بدون توجه به ارتباط آن با محرک های دیگر و نیروهای خارجی وارد بر آن کنترل می شود. کنترل کننده دیگری که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است،کنترل کننده غیرخطی فازی به روش takagi-sugeno است. در ابتدا مدل فازی t-s ارائه شده و نحوه ی طراحی کنترل کننده pdc و آنالیز پایداری سیستم کنترلی توضیح داده شده است. سپس کنترل کننده فازی مناسب برای مکانیزم مورد بررسی، طراحی شده و نتایج شبیه سازی آن آورده شده است. به منظور حذف خطای کنترل کننده فازی، در آخرین قدم از طراحی کنترل کننده، یک کنترل کننده فازی وفقی مبتنی بر مدل نیز برای سیستم طراحی شده است. کنترل کننده مفاصل مجزاء طراحی شده بر روی مکانیزم آزمایشگاهی پیاده سازی و نتایج آن ارائه شده است.

چکیده ندارد.

رباتهای موازی از دیدگاههای مختلفی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است . یکی از مسائل مهم در اینگونه رباتها، طراحی ربات با ساختار بهینه نسبت به معیار یا معیارهای معین می باشد. معیار مورد استفاده در این پروژه فضای کار معین است . منظور از فضای کار معین فضایی است که سکوی متحرک یا مجری نهایی تمام نقاط آن را پوشش می دهد. بااستفاده از این معیار دو هدف عمده برای دو نوع ربات موازی، یکی ربات استئارت با شش درجه آزادی و دیگری یک ربات موازی با سه درجه آزادی دنبال می شود. در مرحله نخست تعیین سرعتهای حدی یا حداقل و حداکثر سرعت بازوها در یک فضای کار معین با توجه به ابعاد معلوم مکانیزم و همچنین سرعت معین مجری نهایی در آن فضا برای هر یک از رباتها، مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته است . در حالت دوم تعیین نیروهای حدی بازوها با توجه به مهین معیار یعنی مشخص بودن محدوده فضای کار و با فرض معلوم بودن ابعاد مکانیزم و نیروهای وارده بر سکوی متحرک مورد بررسی قرار گرفته است . در ربات استوارت با توجه به فرضیات بیان شده و نوع فضای کار(پاره خط، صفحه و یا مکعب ) تابع سرعت یا نیروهای هر بازو بر حسب متغیرهای فضای کار که در اینجا مولفه های بردار موقعیت مرکز سکوی متحرک می باشد، بدست آمده و مقادیر حدی تابع تعیین می شوند. در ربات موازی با سه درجه آزادی نیز تابع سرعت یا نیرو با توجه به متغیرهای فضای کار معین شده و مقادیر حداکثر و حداقل تابع بدست می آیند. نکته مهمی که باید در آخر توضیح داده شود این است که مقادیر حدی تابع در یک محدوده مشخص مورد نظر است . با توجه به همین اصل علاوه بر بررسی تابع در فضای کار، مقدار تابع در شرایط مرزی یا به عبارتی در دو انتهای محدوده متغیرهای فضای کار نیز باید بررسی شود.

هدف از این پروژه بررسی رفتار دینامیکی خودروهای زرهی با درجات آزادی بالا (سیزده درجه) و پیدا کردن پاسخ های گذرا و فرکانسی آنها و مشخص نمودن بهترین مشخصه های ارتعاشی برای سیستم تعلیق می باشد. چون در این زمینه فعالیتهای چشمگیری در ایران نشده است و لزوم انجام این نوع بررسی برای طراحی سیستم های تعلیق خودروها اهمیت بسزائی دارد لذا دلایل فوق انگیزه اصلی انجام این پروژه می باشد. مراحل انجام پروژه به شرح زیر می باشد . مدل کردن سیستم خودرو به صورت یک سیستم با سه درجه آزادی و به دست آوردن پاسخ گذاری سیستم از روش آنالیز مودال، مدل کردن سیستم خودرو با یک سیستم سیزده درجه آزادی و بدست آوردن پاسخ گذاری سیستم از روش انتگرال گیری مستقیم (ویلسیون -) و مدل کردن سیستم خودرو به صورت یک سیستم هفت درجه آزادی و پیدا کردن پاسخ فرکانسی سیستم می باشد. درپایان باتوجه به نمودارهای ارتعاشی بدست آمده از پاسخ های سیستم و بررسی معیارهای ارزیابی مختلف برای طراحی سیستم تعلیق بهترین مشخصه های ارتعاشی برای خودرو محاسبه می شود .

در سالهای اخیر بررسی و تحلیل دقیق دینامیک زنجیره های باز، ذهن بسیاری از محققین رباتیک را به خود مشغول داشته است، که پیامد آن تحلیل دقیق دینامیک رباتهایی بوده است که دارای اعضا الاستیک می باشند. تحقیقات بسیاری در زمینه رباتهای انعطاف پذیر که دارای مفاصل چرخشی می باشند انجام گرفته است و تحقیقات در زمینه رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی محدود می باشد. به لحاظ اهمیت کاربرد حرکتهای انتقالی و حرکتهای انتقالی همراه با چرخش ، در بازوی رباتها ، در این تحقیق سعی شده است به طور خاص به تحلیل دینامیک رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی پرداخته شود. ابتدا با استفاده از روش تحلیلی( لاگرانژ) و مدل مودهای فرضی با درنظرگرفتن دو مود ارتعاشی ، معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفاصل کشوی استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود. همچنین تاثیرات افزایش تعداد مودهای بکار گرفته شده در مدل مودهای فرضی ، اضافه کردن جرم متمرکز در انتهای عضو کشویی و تغییر شرایط اولیه ارتعاش عضو الاستیک ، در نتایج بدست آمده مورد بحث و تحلیل قرار می گیرد. در ادامه پروژه با استفاده از روش نیوتون -اویلر و مدل مودهای فرضی با درنظرگرفتن دو مود ارتعاشی ، معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفصل کشویی ، که عضو دارای حرکت انتقالی همراه با چرخش راهنما می باشد، استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود و سپس با استفاده از همین روش ( نیوتن-اویلر) معادلات حرکت یک ربات دو درجه آزادی صفحه ای با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی استخراج وبا ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود. در بخش دیگر از تحقیق ، با استفاده از روش تحلیلی( لاگرانژ) معادلات حرکت یک ربات سه درجه آزادی با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی ، با درنظرگرفتن یک مود ارتعاشی در مدل مودهای فرضی، استخراج و با استفاده از نتایج شبیه سازی معادلات ، موقعیت پنجه در هر لحظه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج برای ربات دو درجه آزادی و سه درجه آزادی با حالتی که اعضا ربات صلب در نظر گرفته شوند نیز مورد مقایسه قرار می گیرند و همچنین برای هر دو ربات ، گشتاور ها و نیروهای مورد نیاز برای حرکتهای داده شده محاسبه می شوند.

استفاده از رباتهای موازی به علت خصوصیات مناسبی که دارند، بسیار مورد توجه محققان و صاحبان صنایع قرار گرفته است. هرجا صحبت از سختی زیاد ، تحمل بار به وزن زیاد، پایداری بالاو ... است ، رباتهای موازی جایگاه مخصوصی دارند. به همین دلیل تحقیقات فراوانی در مورد اینگونه مکانیزمها صورت گرفته است و همچنان نیز ادامه دارد. از آنجا که داشتن طرحی مناسب و بهینه هم از نظر صرفه جویی در هزینه و انرژی و هم از نظر خصوصیات یک ربات ، بسیار مقرون به صرفه است ، لذا در این پروژه به طراحی بهینه رباتهای موازی می پردازیم. در این پایان نامه ، دو روش مختلف طراحی بهینه برای رباتهای موازی مورد توجه قرار گرفته است . در روش اول، سعی شده ربات دارای بیشترین فضای کار ممکن ، بدون توجه به کیفیت و چگونگی آن فضا، باشد. برای این کار ضمن ارائه تعریفی از فضای کار که هم موقعیت و هم وضعیت ربات را در برداشته باشد، با استفاده از روش عددی مونت کارلو به محاسبه حجم این فضا پرداخته ایم. سپس با اضافه کردن خاصیت ایزوتروپی به فضای کار، در روش دوم ، کیفیت فضای کار را نیز در نظر گرفته ایم. به این منظور ضمن تعریف شاخص شرط عمومی وبا بیشینه کردن آن ، بیشترین فضایی را که درآن عدد شرط ماتریس ژاکوبین ربات به یک ایزوتروپیک ، نزدیک باشد، پیدا کرده ایم. در این روش نیز برای محاسبه شاخص شرط عمومی از روش عددی مونت کارلو استفاده کرده ایم. این دو روش برای بهینه سازی ربات ، موازی استوارت پلاتفرم و ربات موازی فضایی با سه درجه آزادی مورد استفاده قرار گرفته و در پایان ، روش مناسب برای طراحی بهینه این رباتها معرفی شده است.

در سالهای اخیر بررسی و تحلیل دقیق دینامیک زنجیره های باز ذهن بسیاری از محققین رباتیک را به خود مشغول داشته است که پیامد آن تحلیل دینامیک رباتهایی بوده است که داری اعضای الاستیک می باشند . تحقیقات بسیاری در زمینه رباتهای انعطاف پذیر که دارای مفاصل چرخشی می باشند انجام گرفته است و تحقیقات در زمینه رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی محدود می باشد . به لحاظ اهمیت کاربرد حرکتهای انتقالی و حرکتهای انتقالی همراه با چرخش در بازوی رباتها ، در این تحقیق سعی شده است به طور خاص به تحلیل دینامیک رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی پرداخته شود . ابتدا با استفاده از روش تحلیلی (لاگرانژ) و مدل های مودهای فرضی با در نظر گرفتن دو مود ارتعاشی معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفصل کشویی استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود . همچنین تاثیرات افزایش تعداد مودهای بکار گرفته شده در مدل مودهای فرضی اضافه کردن جرم متمرکز در انتهای عضو کشویی و تغییر شرایط اولیه ارتعاش عضو الاستیک در نتایج بدست آمده مورد بحث و تحلیل قرار می گیرد . در ادامه پروژه با استفاده از روش نیوتون - اویلر و مدل مودهای فرضی با در نظر گرفتن دو مود ارتعاشی معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفصل کشویی که عضو دارای حرکت انتقالی همراه با چرخش راهنما می باشد استخراج با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود و سپس با استفاده از همین روش ( نیوتون - اویلر) معادلات حرکت یک ربات دو درجه آزادی صفحه ای با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود در بخش دیگر از تحقیق با استفاده ار روش تحلیلی لاگرانژ معادلات حرکت یک ربات سه درجه آزادی با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی با در نظر گرفتن یک مود ارتعاشی در مدل مودهای فرضی استخراج و با استفاده ازنتایج شبیه سازی معادلات موقعیت پنجه در هر لحظه مورد بررسی قرار گرفته می گیرند. نتایج برای ربات دو درجه آزادی و سه درجه آزادی با حالتی که اعضا ربات صلب در نظر گرفته شوند نیز مورد مقایسه قرار می گیرند و همچنین برای هر دو ربات گشتاورها و نیروهای مورد نیاز برای حرکت های داده شده محاسبه می شوند.