طراحی، شبیه سازی و ساخت ربات توانبخشی پا
Abstract
استفاده از ربات های توان بخشی در دهه های اخیر از سوی گروه های تحقیقاتی مختلف مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش ابتدا ربات های توان بخشی پا مورد بررسی کلی قرار گرفت تا پارامترهای اساسی در طراحی یک ربات توان بخشی و مشکلات مدل های موجود شناسایی شود. در نهایت پیشنهادات مختلفی برای طراحی یک ربات جدید با عملکرد بهینه مطرح شد و پس از امکان-سنجی ساخت و اطمینان اولیه از جواب گو بودن مدل ارائه شده، بهترین طرح انتخاب و طراحی و ساخت آن انجام گرفت. در طرح ارائه شده، تلاش بر حد اقل نمودن اینرسی ربات می باشد. برای این منظور موتورهای محرک اصلی، به پایه ربات منتقل شده اند. همچنین بازو های ربات با حداقل اینرسی طراحی شده-اند. برای این که بیمار بتواند حین تمرین توان بخشی با ربات، حرکت طبیعی همانند انسان سالم را داشته باشد، هشت درجه آزادی برای ربات انتخاب شده است که چهار درجه آن از نوع فعال و چهار درجه از نوع غیر فعال هستند. برای این که امکان کنترل نیرو و برگشت پذیری برای ربات فراهم شود، استفاده از عملگرهای جدیدی با عنوان عملگر سری الاستیک در طرح ربات در نظر گرفته شده است. برای راه اندازی ربات نیز از برنامه c# و بردهای واسطه برای برقراری ارتباط بین سخت افزار ربات و نرم افزار کنترلی استفاده شده است. به منظور تایید عملکرد ربات تست های مختلفی طراحی شده است. اندازه گیری وزن، اصطکاک و اینرسی نشان می دهد که طرح مورد نظر نسبت به مدل های دیگر دارای نیروهای مقاوم کمتری است. همچنین الگوریتم های مختلف راه رفتن یک انسان سالم از طریق ربات بر روی یک پای مصنوعی اعمال شده است. تست مذکور نشان می دهد ربات امکان اعمال الگوریتم های مختلف را برای پای انسان فراهم می کند.