امروزه دسته ی جدیدی از ربات ها به نام ربات های اسکلت خارجی که بر بدن انسان پوشانده می شوند توجه محققان را به خود جلب نموده است. البته ایده¬ی رباتی که بتوان آن¬را پوشید و باعث افزایش قدرت انسان شود و توانایی بلند کردن و جابجایی قطعات سنگین را به انسان بدهد از دیرباز ذهن انسان را به خود جلب کرده بود. این نمونه از ربات¬ها برای کل بدن یا قسمتی از آن قابل طراحی و ساخت است که در این پایان نامه جهت کمک به معلولین و جانبازان عزیز روی مدل¬سازی، دینامیک و کنترل نوع پایین تنه آن پرداخته شده است. از آنجا که تنها چند کشور محدود مانند آمریکا و ژاپن به این دانش دست پیدا نموده¬اند و به نتایج سودمندی در زمینه¬های نظامی و کمک به معلولان رسیده¬اند، بر آن شدیم که پای در این عرصه گذاشته و این دانش نوپا در کشور عزیزمان نیز به¬کار گرفته شود. با این وجود راه زیاد و مشکلات فراوانی در این زمینه وجود دارد که نمی¬توان در این پژوهش به همه¬ی جوانب امر پرداخت. امید است که پایه¬ای بر کار¬های آینده باشد. در این پایان¬نامه مدل¬سازی دینامیکی اساس کار قرار گرفته و با به¬دست آوردن معادلات دینامیکی حرکت، پایه کار¬های بعدی و به¬دست آوردن پایداری و کنترل سیستم فراهم گردیده¬است. در مقالات موجود به صورت کامل و واضح به این منظور پرداخته نشده¬است و تنها نمونه¬های ساده بررسی شده¬اند که جهت شبیه¬سازی مناسب نیستند. بنابراین معادلات دینامیکی سیستم را بر اساس روش لاگرانژ و در نظر گرفتن نه درجه آزادی برای مدل هفت عضوی به¬دست آورده و سپس به شبیه¬سازی معادلات و بررسی صحت آن¬ها در جعبه ابزار سیمولینک پرداخته شده است. جهت شبیه¬سازی احتیاج به داده¬های راه رفتن انسان سالم است. این داده¬ها به صورت معمول توسط آزمایش در آزمایشگاه¬های توان¬بخشی به¬دست می¬آیند ولی بنا بر محدودیت¬های موجود این نیاز به کمک داده¬های جمع¬آوری شده¬ توسط وینتر که بسیار معتبر است، رفع گردیده است. پس از صحت سنجی معادلات حاصل به کنترل ربات پرداخته می¬شود. برای این منظور کنترل تطبیقی مناسب تشخیص داده¬شد تا عدم قطعیت¬های موجود در پارامتر¬های سیستم را برطرف گرداند و سیستم با همان زوایای مناسب طراحی به حرکت خود ادامه دهد. در این راستا با کنترل دینامیک معکوس وفقی و کنترل بر اساس غیر فعالیت وفقی به کنترل ربات پرداخته شده و نتایج خوبی حاصل گردیده است. در نهایت پس از بررسی کنترل به پایداری حرکت ربات پرداخته شده است. از آنجا که حرکت ربات پویا است، دو روش نقطه¬ی ممان صفر و نقطه¬ی نشانگر چرخشی پا وجود دارد. برای اولین¬بار با استفاده از روش نشانگر چرخش پا که روش کاملتری نسبت به روش دیگر است مسأله¬ی پایداری حرکت بررسی گردیده است. این روش در صورت ناپایداری مقدار آن¬را نیز مشخص می¬کند.

رباتهای موازی کابلی دارای ویژگی های منحصر بفردی برای اهداف مختلفی نظیر؛ تعمیر و نگهداری در لنگرگاه ها و آشیانه هواپیماها، حمل ونقل، انجام عملیات جوشکاری، بازبینی خطوط لوله و رادیوتلسکوپ ها و نظایر آن هستند که آن ها را از سایر رباتها متمایز می سازند. ویژگی هایی نظیر وسعت فضای کاری، قابلیت مونتاژ و دمونتاژ سریع، اینرسی پایین قسمت های متحرک، حمل و نقل آسان، به همراه هزینه ساخت و نگهداری پایین سبب شده است تا این گروه از ربات ها مورد توجه واقع شده و دارای کاربردی گسترده و روز افزون در موارد گوناگون گردند. جایگزینی کابل های منعطف به جای بازوهای صلب محدودیت هایی نظیر قید کششی بودن کابل ها که خود سبب پیچیدگی فضای کاری و وابستگی آن به تحلیل نیرویی می شود را پیش روی محققین قرار داده است .از همین روی، انعطاف موجود در کابل باید هم در بحث مدل سازی و هم پیشنهاد الگوریتم کنترلی مورد توجه واقع شود. در این پایان نامه نگرشی نو به این مسأله داریم و در همین راستا به بررسی اثر کشیدگی کابل بر دینامیک و کنترل ربات می پردازیم.

مواد پیزوالکتریک با توجه به خاصیت کوپلینگ الکترومکانیکی شان، کاربرد فراوانی به عنوان عملگر و حسگر در سازه های هوشمند، جهت کنترل ارتعاشات و خمش ورق های چندلایه با لایه ها ی پیزوالکتریک دارند. در این پژوهش، تحلیل ورق های چندلایه با لایه های پیزوالکتریک متصل شده به سطوح آن، با استفاده از تئوری چهار متغیره اصلاح شده، ارائه شده است. در این تئوری، تنش های برشی خارج صفحه به صورت سهمی پیش بینی شده است و شرط سطوح بدون تنش را نیز ارضا می کند به این ترتیب نیازی به ضریب اصلاح برش نیست. ابتدا حل تحلیلی خمش چندلایه های متعامد کامپوزیتی با لایه ی پیزوالکتریک (pfrc) به عنوان عملگر تحت بار الکترومکانیکی با استفاده از تئوری چهار متغیره اصلاح شده ورق، بررسی شده است. معادلات حاکمه برای ورق مستطیلی دارای شرایط مرزی ساده، با استفاده از اصل انرژی به دست آمده است و برای حل معادلات از روش ناویر استفاده شده است. برای بررسی دقت تئوری ارائه شده، نتایج به دست آمده، با نتایج مقالات دیگر مقایسه شده است. همچنین در بخش دیگری به مطالعه و بررسی اثرات نسبت ضخامت، نسبت طول به عرض، بار الکترواستاتیکی، وجود تگیه گاه الاستیک و چیدمان لایه ها بر تغییر شکل و تنش پرداخته شده است. در مرحله ی بعد این پژوهش، حل تحلیلی ارتعاشات آزاد ورق مستطیلی نسبتاً ضخیم هدفمند (fg) به همراه لایه های پیزوالکتریک متصل به سطوح بالایی و پایینی آن با استفاده از تئوری چهار متغیره اصلاح شده، ارائه شده است. همچنین اثرات ضخامت پیزوالکتریک بر فرکانس طبیعی بررسی شده است. می توان نتیجه گیری کرد این تئوری در تحلیل ورق های چندلایه متصل با لایه های پیزوالکتریک بسیار ساده و دقیق است و قابل مقایسه با تئوری تغییر فرم برشی مرتبه اول است. درنهایت، حل تحلیلی ارتعاشات آزاد ورق ایزوتروپیک عرضی مستطیلی شکل به همراه لایه های پیزوالکتریک متصل به سطوح بالایی و پایینی آن با استفاده از تئوری چهار متغیره اصلاح شده، ارائه شده است. همچنین معادلات حرکت به دست آمده که پنج معادله ی کوپل هستند، جداسازی شده است. معادلات جداسازی شده در حل ورق های لوی گونه که دو لبه ی رو به رو شرط مرزی ساده و دو لبه ی دیگر شرایط مرزی مختلف دارند، کاربرد فراوانی دارد.