بررسي اثرات ديناميكي افزودن كنترل كننده‌ي غيرفعال به يك راه رونده‌ي دوپا با جرم متمركز و منحني محدب كف پا

كمينه كردن مقدار انرژي مصرفي و وزن سازه در ربات‌هاي راه رونده‌ي دوپا اهميت ويژه اي دارد. در اين پژوهش، به منظور برآورده كردن اين دو خواسته، يك كنترل كننده‌ي غيرفعال متداول كه از تركيب فنر و ميراگر خطي تشكيل شده به يك راه رونده‌ي دوپا اضافه شده است. ويژگي مهم راه رونده‌ي مورد بررسي، دارا بودن عضوي مستقل به عنوان كف پا در هر عضو حركتي بوده كه بدون محرك به اندام مفصل شده و داراي تماس نقطه اي با زمين است. نقطه‌ي تماس روي اين منحني دل‌خواه متغير است. براي كاهش پيچيدگي هاي ديناميكي اين سيستم از رويكرد جرم نقطه اي استفاده شده است. در اين پژوهش رفتار ديناميكي اين راه رونده‌ي كم تحريك، قبل و بعد از افزودن كنترل كننده مورد تحليل قرار گرفته است. در گام اول، مدلي مبتني بر جرم متمركز توسعه يافته با اضافه نمودن دو منحني محدب صلب به عنوان كف پا و مفصل لولايي غيرفعال به عنوان مچ پا ارائه شده است. براي ايجاد تغيير طول مورد نياز پا در هنگام گام‌برداري، از عامل ديناميكي فعال استفاده شده است. در مرحله‌ي بعد، كنترل كننده و يا عامل ديناميكي غيرفعال در كنار عامل ديناميكي فعال به كار گرفته شده تا از ميزان دخالت عامل فعال در طول حركت كاسته شود. براي به حداقل رساندن اين ميزان دخالت، بهينه‌سازي پارامترهاي طراحي عامل ديناميكي غيرفعال به روش ازدحام ذرات انجام شده و مقدار بهينه‌ي آن‌ها به دست آمده است. نتايج نشان مي دهد كه با تركيب عامل ديناميكي فعال و غيرفعال بهينه، مقدار مصرف انرژي بسيار كاهش پيدا كرده و در نتيجه مي توان از محرك فعال بسيار كوچك‌تر و با توان كم‌تر براي پيمودن مسير مورد نظر استفاده نمود. هم‌چنين استفاده از عامل ديناميكي غيرفعال در عمل كمك قابل توجهي به بهبود شرايط مكانيكي سازه از جمله ابعاد و وزن مي‌كند و در مجموع سادگي استفاده براي كاربر را بهبود مي‌بخشد.