مدلسازی، شبیه‌سازی و تحلیل پایداری ربات دوپا ساخته شده از لینک‌های انعطاف‌پذیر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده
حرکت خودران ربات‌های دوپا در امتداد یک سطح شیبدار موضوعی است که به‌رغم پیچیدگی‌های‌ ذاتی آن، توجه بسیاری از محققین را به‌خود معطوف نموده است. اما آنچه که این تحقیق را از کارهای مشابه متمایز می‌سازد، در نظر گرفتن انعطاف‌پذیری در لینک‌های تشکیل‌دهنده اینگونه از سیستم‌های رباتیکی است. این فرض چندان هم دور از انتظار نیست. چرا که در فاز انتقال (برخورد)، به‌دلیل نیروی ضربه‌ای که به سیستم اعمال می‌گردد، امکان تحریک مودهای ارتعاشی به‌شدت افزایش می‌یابد. از سوی دیگر استخوان‌های درگیر در راه رفتن توسط عضلات و ماهیچه‌هایی در بر گرفته شده‌اند که دارای خاصیت ویسکوالاستیک هستند. لذا برای رسیدن به نتایجی دقیق‌تر، مدل‌سازی لینک‌هایی که دارای خاصیت ویسکوالاستیک هستند، اجتناب‌ناپذیر می‌نماید. در بحث مربوط به حرکت خودران ربات‌های دوپا، مهمترین مسئله تعیین پیکربندی اولیه ربات، بگونه‌ای است تا سیستم بتواند تنها تحت اثر جاذبه گرانش یک حرکت پریودیک و پایدار را به انجام رساند. ماهیت به‌شدت ناپایدار سیستم مورد مطالعه، در کنار ارتعاشات ایجاد شده تحت اثر نیروی ضربه‌ای ناشی از برخورد کف پا با سطح شیبدار، از چالش‌های بسیار جدی در پیشروی این تحقیق محسوب می‌گردند. با این‌حال، این مقاله با ارائه یک روش کاملاً سیستماتیک، با چارچوب‌های بسیار محکم ریاضیاتی بر این چالش‌ها فائق آمده است. در پایان، اثر پارامترهای ذاتی لینک‌های الاستیک، شامل مدول الاستیسیته و ضریب کلوین-ویت بر روی پایداری حرکت اینگونه از سیستم‌های رباتیکی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Modeling, Simulation, and Stability Analysis of Biped Robots Constructed of Flexible Links

نویسندگان English

Mohammad Ehsan Yousefzadeh Kouhbanani 1
Ali Mohamad Shafei 2
1 Graduate of Mechanical Engineering of Shahid Bahonar University of Kerman
2 Faculty Of Engineering, Shahid Bahonar University Of Kerman, Kerman, 7616913439, Iran
چکیده English

The self-driven movement of biped robots along an inclined surface is a topic that, despite its inherent complexities, has attracted the attention of many researchers. However, what distinguishes this research from similar works is the consideration of flexibility in the links that constitute such robotic systems. This assumption is not far-fetched, as in the transition phase (impact), the impulse force applied to the system significantly increases the likelihood of exciting vibrational modes. On the other hand, the bones involved in walking are enveloped by muscles, which have viscoelastic properties. Therefore, to achieve more accurate results, modeling the links with viscoelastic properties becomes inevitable. In the discussion of the autonomous movement of bipedal robots, the most important issue is determining the initial configuration of the robot so that the system can perform a periodic and stable motion solely under the influence of gravitational attraction. The highly unstable nature of the system under study, along with the vibrations created by the impact force resulting from the foot striking the inclined surface, constitutes one of the very serious challenges in the progress of this research. Nevertheless, this paper overcomes these challenges by presenting a completely systematic method with very strong mathematical frameworks. Finally, the effect of the intrinsic parameters of elastic links, including the modulus of elasticity and the Kelvin-Voigt coefficient, on the stability of the movement of such robotic systems is examined.

کلیدواژه‌ها English

Bipedal Robots
Inclined Surfaces : Viscoelastic Links
Stability of Motion
Impact Force
دوره 4، شماره 2
تابستان 1403
صفحه 207-237

  • تاریخ دریافت 16 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 30 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 17 تیر 1403