طراحی و مدلسازی یک ربات پوشیدنی سختپوش پایین تنه
Abstract
اگزواسکلتون رباتی است که به وسیله ی یک انسان پوشیده شده و ضمن ایجاد یک پوشش محافظ برای بدن فرد می تواند با افزایش قدرت و مقاومت عضلات، فرد را در حرکت ها، مانورها و همچنین حمل و جابجایی بارها کمک نماید. در این پایان نامه ابتدا با مفهوم اگزواسکلتون ها آشنا شده و سپس مبانی عملکردی آنها را مرور خواهیم کرد، در ادامه بررسی جامعی خواهیم داشت از بیومکانیک بدن انسان، دینامیک راه رفتن و مکانیک اندام و عضلاتی که نقش اصلی را در انجام حرکات و مانورهای بدن در هنگام راه رفتن به عهده دارند، طراحی و ساخت یک اگزواسکلتون بدون آشنایی با نحوه انجام حرکات توسط بدن امری بیهوده و مسلما" خطرناکی است، زیرا اگزواسکلتون در تماس با بدن انسان بوده و دائما" در حال تراکنش نیرو می باشد و هرگونه اشتباهی در تخمین میزان نیروی اعمالی می تواند باعث آسیب رساندن به بدن کاربر شود. در ادامه با استفاد از اطلاعات به دست آمده از بیومکانیک بدن انسان، اقدام به طراحی و مدل سازی یک اگزواسکلتون پایین تنه نموده ایم، نکته مهمی که در مدل سازی یک اگزواسکلتون باید در نظر داشت این است که اگزواسکلتون در فرایند راه رفتن در وضعیت های متفاوتی قرار می گیرد که هر وضعیت نیاز به مدلی جداگانه برای توصیف فیزیک مسئله دارد. در یک ربات اگزواسکلتون الگوریتم کنترلی تضمین می کند که ربات در هماهنگی کامل با فرد پوشنده به گونه ای حرکت کند که کمترین تبادل نیرو بین آنها به وجود بیاید. در ادامه روشی برای کنترل یک اگزواسکلتون ارائه شده است، نتایج پیاده سازی این کنترلر بر روی یک اگزواسکلتون بسیار ساده نشان می دهد که می توان توان مصرفی کل برای انجام یک حرکت را بین عضلات بدن و موتور اگزواسکلتون به هر نسبتی تقسیم نمود. در ادامه یک عملگر نیرو به عنوان مهمترین و حساس ترین بخش یک اگزواسکلتون طراحی و مدل سازی شده و در نهایت این عملگر نیرو با امکانات موجود ساخته شده است. به طور کل می توان ادعا کرد که در این پایان نامه فناوری طراحی و ساخت اگزواسکلتون ها بومی سازی شده است.