طراحی مسیر حداقل زمان برای حرکت ربات دوپا در حرکت صفحه ای
چکیده
با گسترش و پیشرفت علم رباتیک مطالعه و تحقیق بر روی ربات های دوپا افزایش یافته است و توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی و صنعتی را به خود جلب کرده است. به نحوی که در سال های اخیر ربات های انسان نمای متعددی در سراسر دنیا ساخته شده است. ربات های دوپا به دلیل اینکه از نظر ساختاری شبیه انسان هستند، توانایی انجام بسیاری از فعالیت های انسان را دارند. همچنین به علت ماهیت ناپیوسته حرکت ربات دوپا، بسیاری از مشکلاتی که ربات های چرخ دار و مارسان در عبور از سطوح ناهموار، پله ها، موانع و شکاف ها دارند برای این دسته از ربات ها وجود ندارد. از میان تحقیقات زیادی که بر روی ربات های دوپا انجام شده می توان به بررسی پایداری، طراحی مسیر، بهینه سازی راه رفتن و کنترل آن ها اشاره نمود. در کنار روش های ارائه شده برای طراحی مسیر ربات های دوپا، بهینه کردن این مسیرها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بهینه کردن انرژی مصرفی ربات، میزان ترک عملگرها و سرعت راه رفتن ربات از جمله مهمترین مواردیست که مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این میان سرعت ربات دوپا همواره یکی از نشانه های پیشرفت و برتری نسل های مختلف ربات های انسان نما بوده است. با وجود اینکه تحقیقات زیادی برای افزایش سرعت حرکت ربات دوپا انجام شده است ولی روش معینی برای تعیین حداکثر سرعت راه رفتن با در نظر گرفتن تمام محدودیت های موجود، ارائه نشده است. در این پروژه تلاش می شود تا روش مناسبی برای یافتن حداکثر سرعت راه رفتن ربات دوپای هفت عضوی صفحه ای برای داشتن حرکت پایدار و بدون لغزش و با وجود محدودیت گشتاور عملگرها ارائه شود. به این منظور ابتدا با بررسی پارامتری طول و زمان گام و با استفاده از بهینه سازی از طریق الگوریتم ژنتیک حداکثر سرعت ربات بدست می آید. اما این روش زمانبر بوده و نیازمند محاسبات زیاد است. با توجه به معایب این روش در ادامه سعی شده تا به کمک آنالیز صفحه فاز، مسیر حرکت حداقل زمان ربات دوپا در یک گام حرکت طراحی شود. برای اینکار از الگوریتم های حل حداقل زمان موجود برای ربات های پایه ثابت استفاده می شود. ازآنجایی که ربات در فاز تک تکیه گاهی یک ربات سری است و در فاز دو تکیه گاهی مشابه یک ربات موازی عمل می کند، برای یافتن مسیر حداقل زمان در یک گام حرکت از الگوریتم های حل حداقل زمان موجود برای ربات های سری و موازی به ترتیب برای فاز تک تکیه گاهی و دوتکیه گاهی استفاده می شود. سپس الگوریتم مناسبی برای یافتن منحنی حل در صفحه فاز ارائه می شود به طوری که پیوستگی سرعت در شروع و خاتمه گام برداشتن برآورده شود. در انتها تاثیر برخی از پارامترهای فیزیکی و حرکتی ربات نظیر ضریب اصطکاک، طول گام و ... بر حل حداقل زمان بدست آمده و سرعت راه رفتن ربات بررسی شده است.