طراحي بهينه ي يك راه رونده ي تناوبي تحت تحريك ضربه اي

Optimal design of a limit cycle walker under the push-off actuation

گام زني چرخه اي غيرفعال عبارت است از طي كردن مسيري سرازيري با شيبي ثابت، بدون تزريق انرژي و كنترل، در قالبي متناوب. ويژگي تناوبي در اين نوع گام زني با جبران انرژي تلف شده حين هر برخورد پا با زمين توسط جاذبه شكل مي گيرد. عمده مزيت اين نوع گام زني، مصرف انرژي بسيار پايين آن است، به گونه اي كه محققين را به بسط مطالعات، به منظور گام زني در سطوح بدون شيب با تزريق مقدار ناچيز انرژي (در عوض اثر جاذبه) سوق داده است. ديدگاه حاكم بر اين پژوهش نشات گرفته از ايدهي اخير بوده و با تحريك ضربه اي از ناحيه ي پاشنه در ابتداي هر گام و مدل سازي آن، نسبت به شبيه سازي يك نمونه ي دو بعدي در سطحي بدون شيب اقدام شده است. در اين راستا تاثير تغييرات پارامترهاي طراحي از قبيل مكان تعبيه ي عملگر بر روي پا و شكل كف پا، بر روي مولفه هاي پايداري (مبتني بر اندازه ي حوزه ي جذب) و طول گام شناسايي شده است. با اعمال مقادير مختلف ضربه، نتايج به دست آمده در اين پژوهش حكايت از طول گام و پايداري نسبي بالاتر، با انتخاب شكل متقارن كف پا و شعاع بيشتر آن دارد.

Passive limit cycle walking is a special type of walking happening on a flat and slight downhill surface, without any energy injection and control, and in a cyclic manner. Compensation of energy lost through every heel strike by gravity effect, creates the cyclic behavior for the walking. The main advantage of this type of walking is getting higher efficiency, leading researchers to extend their studies in order to make passive dynamic based walkers. These bipeds can walk on level ground surface with little energy injection, instead of the gravity effect. This fact describes the standpoint of this article. In this research, with impulsive push-off actuation in hand and developing the related models, the walking of an actuated planar parametric model on level ground surface is simulated. Also, the stability (with respect to the area of basin of attraction) and gait length have been analyzed by changing design parameters such as actuator’s location and foot shape. The results of this investigation indicate increase in relative stability and gait length for a larger foot’s radius and of symmetrical shape.