بهينه سازي چند هدفي حركت سرپنتين ربات مار مانند با استفاده از NSGA

Multiple-objective Optimization of Serpentine Locomotion with Snake Robot by Using the NSGA

اين مقاله با مدل سازي و شبيه سازي ربات مار مانند شروع شده و با كار آزمايشي به پايان رسيده است. در ابتدا دو منحني سرپنويد متقارن و نامتقارن براي ايجاد حركت سرپنتين معرفي شده است. سپس معادلات سينماتيك و ديناميك يك ربات مارمانند با n عضو در حركت سرپنتين بر روي سطوح صاف و شيبدار به‌صورت ساده، جامع و كارامد ارايه و براي تاييد معادلات، از نرم افزار سيم مكانيك و آزمايش هاي عملي استفاده شده است. همچنين تاثير پارامترهاي منحني سرپنويد بر روي گشتاورهاي مورد نياز مفاصل‌ و پيشروي ربات مورد مطالعه قرار گرفته‌است. نتايج نشان مي دهد كه با افزايش زاويه سطح شيبدار، كاهش زاويه پيچش اوليه، كاهش تعداد نوسانات (يا تعداد موج هاي منحني بدن)، افزايش طول عضو ها و افزايش تعداد آن، گشتاور مورد نياز افزايش مي يابد. براي بهينه سازي پارامترهاي منحني سرپنويد نامتقارن، از الگوريتم بهينه‌سازي چندهدفي NSGA، براي ارضاي هم‌زمان دو هدف (يعني حداقل گشتاور مورد نياز و بيشترين پيش‌روي) استفاده شده ‌است. طبق نتايج دامنه تغييرات پارامترهاي منحني بدن ربات مارمانند، براي رسيدن به بيشترين پيش‌روي و كمترين گشتاور، محدود است. به كمك منحني سرپنويد نامتقارن مي توان به منحني هايي كه به بدن مار شبيه تر باشند، دست يافت و عملكرد ربات مارمانند را افزايش داد. در پايان از ربات مارمانند FUM-Snake I براي آزمايش و تصديق معادلات بر روي سطح صاف استفاده شده است.