مدل سازی دینامیکی و سینماتیکی ربات انسان نما با اعمال معیار پایداری جدید و وجود دوران کف پا

امروزه از ربات های پادار در موارد گوناگونی بهره گرفته می شود. این ربات هابه منظور انجام فعالیت هایی که به نحوی برای سایر ربات ها نامقدور بوده و یا خطر جانی برای انسان را دربردارند، بکار می روند. همچنین در برخی از موارد، از ربات های پادار انسان نما، برای بررسی رفتار انسان نیز استفاده می شود. ربات های دوپا برای حرکت نمودن، از دو فاز مختلف حرکتی بهنام های فاز تک تکیه گاهی و فاز دو تکیه گاهی استفاده می نمایند. همچنین بسته به نوع حرکت یا شرایط مورد نظر در طراحی ربات، می توان زمان هر یک از این دو فاز را تغییر داده یا حتی یکی از آن ها را حذف نمود. به منظور حرکت بهتر ربات های انسان نما در مقایسه با حرکت انسان، از روش های مختلفی استفاده می گردد که یکی از آن ها، تفکیک فازهای حرکتی به دو یا چند زیرفاز با حالات ترکیبی می باشد. دو نمونه از این زیرفازها، زیرفازهای پا- صاف و دورانِ پا می باشند که در فاز تک تکیه گاهی در نظر گرفته می شوند. در این پایان نامه به بررسی هر دو زیرفاز پرداخته شده تا حرکت مشابه تری با رفتار حرکتی انسان شبیه سازی گردد. بدین منظور دینامیک ربات از محاسبات تئوری بر مبنای معادلات حرکتی لاگرانژ- اویلر محاسبه شده و با شبیه سازی های نرم افزاری توسط نرم افزار matlab صحت یابی گردیده است. سپس با فرض توابعی برای مفاصل ربات بر حسب زمان و تعیین شرایط مرزی مرتبط با ویژگی های ربات مورد بررسی و بهینه سازی بر روی ضرایب این توابع، مسیر حرکتی و زاویه هر مفصل در طول گام تک تکیه گاهی برای زیرفاز پا- صاف و احتساب پارامتر مجازی تکامل هندسی (مختصات s) در طول فاز تک تکیه گاهی و زیرفاز دوران پا بدست آمده و گام بهینه برای آن ها محاسبه گردیده است. قیودی از قبیل نیروهای عکس العمل سطح، وجود نقطه ممان صفر در چندضلعی تکیه گاهی، نیروهای اصطکاکی و قیود هندسی دیگر مسئله نیز بهعنوان شرایط مرزی بهینه سازی لحاظ گردیده است. همچنین نوآوری امکان قرارگیری نقطه ممان صفر در یک نقطه (و نه یک سطح) بر خلاف مدل های مشابه در حالت حرکت ربات انسان نما در زیرفاز دوران پا بهعنوان معیاری تازه که محصول ترکیب معیارهای zmp و مفهوم مومنتوم زاویه ای ربات می باشد، در این پایان نامه ارائه گردیده است که می تواند علاوه بر حل مشکلات اجباری بودن قرارگیری نقطه ممان صفر در حاشیه پایداری تعریف شده برای ربات های دوپا، به حل مشکل کم محرکی ربات در زیرفاز دوران پا کمک نماید. با نتایج حاصله از این پایان نامه در مسیر بهینه سازی حرکت ربات انسان نما در فاز تک تکیه گاهی و بدون احتساب ضربه و فاز دو تکیه گاهی آنی (لحظه ای) می توان حرکتی مشابه با حرکت انسان را در سرعت های نسبتاً بالاتری از حالات دیگر حرکت ربات بدست آورد که در انتقال مکان و کمک های ربات های دوپا به انسان ها در حرکات از پیش تعیین شده و مسیرهای آماده، کارایی بیشتری دارند.