مدلسازی، شبیه سازی و طراحی کنترل برای ربات اسکلت خارجی پایین تنه سه درجه آزادی

یکی از فناوری های بسیار پیشرفته امروزی، فناوری ساخت رباتهای اسکلت خارجی به منظور کمک به افراد معلول دارای مشکل ضایعه نخاعی است که در کشورهای پیشرفته به سرعت در حال گسترش است. این پژوهش به عنوان اولین گام جهت ساخت عملی ربات اسکلت خارجی در کشور، با هدف شبیه سازی و مدلسازی رباتی از نوع پایین تنه با سه درجه آزادی برای افراد دارای مشکل ضایعه نخاعی انجام شده است. برای تعیین نحوه راه رفتن انسان از نتایج مطالعات بالینی ارائه شده در مراجع معتبر استفاده گردید. همچنین شبیه سازی مدل نرم افزاری ربات سه درجه آزادی برای گام برداشتن نرمال انسان تهیه شد و اثر اضافه شدن ربات اسکلت خارجی بر روی دینامیک حرکت بررسی شد. شبیه سازی در سه مرحله انجام پذیرفت:1- تهیه مدل برای راه رفتن نرمال بر اساس میانیابی داده های آزمایشگاهی مراجع معتبر و مقایسه نتایج با داده های موجود جهت تحقیق صحت نتایج. 2- تحلیل دینامیکی حرکت یک پا با دو روش نیوتن و اولر-لاگرانژ و تهیه مدل تحلیل در محیط simulink و مقایسه نتایج با داده های ثبت شده از مطالعات بالینی. 3- انجام تغییرات حاصل از اضافه شدن ربات مورد نظر در مدل و طراحی کنترل برای مدل با استفاده از کنترلگر pd. نتایج مربوط به حرکت نرمال و حرکت با اضافه کردن ربات، با داده های موجود همخوانی قابل قبولی داشت و از این طریق از صحت نتایج شبیه سازی اطمینان حاصل شد. تحلیل دینامیکی با روش لاگرانژ و کاربرد کنترلگر pd برای مفاصل لگن و زانو، با نتایج حاصل از شبیه سازی گام نرمال در محیط simmechanic تطابق قابل قبولی داشته و همچنین با تغییر نسبت های کنترلی اندازه ی گشتاور ها و نیروهای مفاصل کاهش می یابد. نتایج این پژوهش در پیشبرد کارهای عملی پروژه ساخت ربات اسکلت خارجی قابل استفاده است.