بهینه سازی حرکات دورانی پاشنه و پنجه برای ربات دو بعدی انسان نما مجهز به مفصل پنجه فعال (۲)

مجید ساده دل، دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک طراحی کاربردی،مرکز سیستم ها و فناوری های پیشرفته، دانشگاه تهران، تهران عقیل یوسفی کما، رئیس / مرکز سیستم ها و فناوری های پیشرفته دانشگاه تهران فائزه ایرانمنش، دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک طراحی کاربردی مرکز سیستم ها و فناوری های پیشرفته

چکیده

در پژوهش حاضر، اثرات افزودن پنجه فعال به یک ربات انسان نمای دو بعدی که دارای حرکات دورانی پاشنه و پنجه می باشد بررسی می گردد. در این راستا، ابتدا مسیر حرکت مفاصل مختلف ربات طراحی می شود. پس از طراحی مسیر، مدل دینامیکی ربات با استفاده از دو روش کین و لاگرانژ در فازهای مختلف حرکت استخراج می شود. همچنین صحت مدل دینامیکی استخراج شده، با استفاده از دو روش مختلف تایید می گردد. مدل ارائه شده، براساس ویژگی های ربات سورنا 3 بوده که این ربات در مرکز سیستم ها و فناوری های پیشرفته دانشگاه تهران طراحی و ساخته شده است. پس از آن، فرایند بهینه سازی با اتخاذ دو تابع هدف مختلف انجام می شود. توابع هدف برگزیده شده در این مقاله، مربوط به مصرف انرژی و پایداری ربات می باشند. هدف از بهینه سازی، کمینه کردن میزان مصرف انرژی و بیشینه کردن پایداری ربات است. در نهایت نتایج حاصل از بهینه سازی و آنالیز پارامتری ربات ارائه می شود. نتایج ارائه شده نشان می دهد که در هر سرعت یک مقدار بهینه برای زوایای دورانی پاشنه و پنجه وجود دارد که به ازای این مقادیر بهینه، میزان مصرف انرژی ربات کمینه خواهد شد. همچنین این نتایج نشان می دهند که زاویه دورانی پاشنه تاثیری بر روی پایداری ربات ندارد و تنها زاویه دوران پنجه است که در پایداری ربات تاثیر گذار است. در نهایت به بررسی اثرات جرم و طول پنجه بر روی توابع هدف پرداخته می شود و نشان داده می شود که افزایش جرم پنجه موجب افزایش مصرف انرژی و پایداری ربات خواهد شد.