پيش بيني مسير گام برداري ربات دو پا همراه با پايداري و بهينه سازي توان مصرفي در فاز تك تكيه گاهي

Walking Path Prevision of Biped Robot along with Stability and Optimization of Power Consumption in Single Support Phase

براي آنكه ربات‌ قادر باشد بر روي سطوح مختلف حركت نمايد، لازم است كه ‌حركتش را با شرايط مختلف سطح وقف داده و با حركت مناسب پا و بالا تنه، پايداري خود را تضمين نمايد. بسياري از پارامترهاي اساسي حركت انسان را مي توان توسط يك ربات‌ دوپاي هفت عضوي صفحه اي بيان نمود. يكي از مسائلي كه هميشه در اين زمينه مورد توجه محققين مي باشد، پيش بيني مسير حركتي است كه منجر به پايداري و مينيمم شدن انرژي مي شود. در اين مطالعه با بكارگيري بهينه سازي پارامتري، بدين شرح كه زواياي مفصلي بصورت توابع پارامتري تعريف شده و با در نظر گرفتن قيود سينماتيكي كه حداكثر و حداقل زواياي مفصلي را تعريف مي كنند، مسئله ي حركت به شكلي بدست آمده است كه پايداري ربات به حداكثر ميزان و انرژي آن به حداقل ميزان خود برسد و ربات در منطقه ي مجاز پايداري قرار گيرد. به علاوه، سعي بر آن است كه از معيار پايداري نقطه ممان صفر براي محاسبه ي پايداري ربات استفاده شود. همچنين آزمايشات تجربي به منظور تحليل حركتي راه رفتن فرد سالم در آزمايشگاه صورت گرفته است و نتايج بدست آمده صحت سنجي شده است. در نهايت با توجه به مدل ارائه شده و مسير پيش بيني شده، ربات مي تواند مانند يك فرد خاص حركت كند. در هر مرحله از مقايسه ي نتايج شبيه سازي مدل ارائه شده با نتايج تجربي متناطر در واقعيت، به منظور اثبات صحت روش هاي ارائه شده، استفاده گرديده است.

The robot has to adapt its movement with the various conditions of surfaces and ensure the stability with the proper motion of its bust and legs in order to be able to move on different surfaces. Several of basic parameters of the gait can be expressed by the planned seven-linked bipedal robot. One of the issues that has always attracted the attention of researchers, in this field, is how to predict the motion path that guarantees the stability and minimizes the energy. In this study, parameter optimization is used which means that, at first, joint angles are defined as a parameter functions and then with respect to kinematics constraints that define maximum and minimum of joint angles, the problem of motion was obtained in the way that stability of robot is maximized and energy is minimized and the robot is put in the permitted stable region. Also, zero moment point scale was used to calculate the stability of robot. Experimental tests for motion analysis for a walking healthy were performed and the results were validated. Finally, due to the presented model and predicted path, the robot can move like a person. Comparison of experimental results and the result of presented model were used in each step to validate the accuracy of the proposed method.