طراحي، مدل‌سازي و بررسي عملكرد ربات كمك‌حركتي جهت جبران وزن

Design, modeling and simulation of weight compensation walking assistant robot

ربات‌هاي پوشيدني به ربات‌هايي اطلاق مي‌شود، كه به منظور توان‌افزايي و يا توان‌بخشي توسط انسان مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اخيرا تمايل روزافزوني براي توسعه‌ي وسايل پوشيدني به منظور كمك به افراد سالخورده، بيماران، سربازها و بسياري افراد ديگر براي كمك به حركت و افزايش توان به‌وجود آمده است. ازطرفي تحقق ربات پوشيدني كه درجات آزادي مشابه انسان داشته باشد، چه ازنظر اندازه و چه ازنظر وزن دشوار است. اين مطالعه درباره ربات كمكي پايين‌تنه‌اي است كه تنها از يك عملگر براي هرپا استفاده مي‌كند. در اين مقاله پس از يك مرور كوتاه از ربات‌هاي پوشيدني و كاربردهاي آن‌ها، طراحي مناسب از رباتي با نام ربوواك كه از سيستم جبران اثر وزن هوندا الهام گرفته شده است، ارائه مي‌شود. در ادامه مدل سينماتيكي و ديناميكي سيستم با استفاده از پارامترهاي دنويت-هارتنبرگ استخراج شده و با استفاده از نتايج نرم‌افزار ادامز اعتبارسنجي مي‌شوند. نتايج راستي‌آزمايي سينماتيكي و ديناميكي با دقت بالا (اختلاف در حد صفر) ارائه مي‌شود. در ادامه تحقق مبناي اصلي طراحي ربات، يعني نيروي كمكي در راستاي نيروي كف پا مورد بررسي قرار مي‌گيرد و با بررسي راستاي اعمال نيروي كمكي توسط مكانيزم ربات و مقايسه آن با راستاي مطلوب، راستاي مطلوب با دقت 0.02 راديان حاصل مي‌شود. در انتها تاثير تغييرات در وزن كاربر، اصظكاك در اجزا ربات كمك‌حركتي و تغيير موقعيت مركز جرم كاربر مورد بررسي قرارگرفته است.

Wearable robots are robots which are used for rehabilitation or augmentation by human. Recently, there has been an increasing interest in the development of wearable devices to assist the elderly as well as patients, soldiers and many other persons for movement assistance and power augmentation. On the other hand, a realization of wearable robot which has the same degree of freedom of a human is not easy from considerations about a size and weight of device. This study is reports a lower limb assist robot that consists of just an actuator on each leg. In this paper after a brief review on wearable robots and their applications, a suitable design of robot which is named RoboWalk is presented that was inspired by Honda weight compensation system. In the following, kinematics and dynamics modeling of system is presented using Denavit-Hartenberg parameters and validated with ADAMS software results. The results of kinematics and dynamics validation with high accuracy are presented. it is necessary to evaluate the main foundation of the design of the robot which is an assistant force in the direction of foot reaction force that has been achieved with the accuracy of 0.02 radiant, and finally the effect of change in user’s weight, position of center of mass and friction of walking assistant robot component are examined in this study.