طراحی مسیر بهینه بر روی پله و سطح صاف با استفاده از افزونگی پنجه فعال در ربات دو پا

در تحقیق پیش رو، اهمیت تجهیز پای یک ربات انسان نما با پنج? فعال مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا، به طور خلاصه مزایای افزودن پنجه به پای ربات های دوپا مورد بررسی قرار می گیرد و بسیاری از ربات هایی که دارای پنجه فعال و یا غیرفعال هستند، معرفی می گردند. سپس، سیستم مورد بررسی که یک رباتِ انسان نمای 22 درجه آزادی است معرفی می شود و روش های تحلیلی کین و لاگرانژ به منظور استخراج معادلات دینامیک سیستم مورد بررسی قرار می گیرند. با مقایس? نتایج به-دست آمده از این دو روش، معادلات دینامیکی سیستم صحه گذاری می شود و برای کاهش بار محاسباتی، راه حلی عددی برای روش کین ارائه می گردد. به منظور اطمینان از صحت نتایج به دست آمده برای گشتاورهای موردنیاز مفاصل و نیرو و گشتاورهای عکس العملی زمین، zmp به دو روش محاسبه و مقایسه می شود. لازم به ذکر است با در نظر گرفتن پنجه و پاشنه، شش نوع الگوی حرکتی مختلف ارائه می شود و معادلات دینامیکی صحه گذاری شده برای تمامی حالات صادق و قابل استفاده است. در ادامه، ابتدا برای مرکز جرم ربات به دو روش طراحی مسیر می شود. سپس، برای کف پا، برای هر شش نوع الگوی حرکتی، مسیری مناسب طراحی می شود. با در اختیار داشتن مسیر حرکت مرکز جرم و کف پاها درفضای کاری، از طریق سینماتیک معکوس مسیر حرکت در فضای مفصلی (کلیه مفاصل به جز پنجه ها) به دست می آیند و برای پنجه جداگانه طراحی مسیر می شود. در انتها، پارامترهای مهم در طراحی مسیر برای حرکت بر روی سطح صاف و پله، به گونه ای انتخاب (بهینه) می شوند که ماکزیمم گشتاور زانو به حداقل مقدار برسد و انرژی مصرفی کل کاهش یابد. سپس مشخص می شود برای حرکت بر روی سطح صاف با طول گام زیاد و هم چنین حرکت بر روی پله با ارتفاع زیاد کدام یک از الگوهای حرکتی مناسب می باشد.