عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی و تحلیل دینامیکی پایین تنه ربات انسان نما به منظور افزایش سرعت حرکت ربات
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3406;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77682;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3406;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77682
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهیار اشکواری
- استاد راهنما
- مسعود شریعت پناهی, عقیل یوسفی کماء
- چکیده
- یکی از چالش‌های اساسی که همواره در بهبود عملکرد نسل‌های جدید ربات‌های انسان‌نما مورد توجه قرار گرفته است، مسئله افزایش سرعت حرکت ربات می‌باشد. با توجه به این‌که مهم‌ترین مشکل در دست‌یابی ربات‌های انسان‌نما به سرعت‌های بالا، محدودیت جریان موتورها یا به عبارتی محدودیت گشتاور مفاصل است، لذا در این پژوهش، دو راهکار برای رفع این مشکل پیشنهاد شده است. در راهکار نخست، به طراحی مسیر خارج‌خط برای یک ربات انسان‌نما پرداخته شده است. در نتیجه این روند، پارامترهای طراحی مسیر بهینه به نحوی به‌دست آمده‌اند که ضمن تضمین پایداری ربات انسان‌نمای سورنا3 در سرعت‌های 1.2 و 2 کیلومتر بر ساعت در مسیر مستقیم‌الخط، بیشترین گشتاور مفصل زانو ربات را نیز حداقل می‌نماید. در راهکار دوم نیز، مکانیزم‌های انتقال قدرت نوینی برای تحریک مفصل مچ پا ربات ارائه شده است که اساس این مکانیزم‌ها بر افزایش ارتفاع مرکز جرم پای ربات نسبت به زمین استوار می‌باشد. به منظور بررسی کارایی مکانیزم‌های پیشنهادی، روند طراحی مسیر ذکر شده در سرعت 1.2 و 2 کیلومتر بر ساعت، روی مدل ربات سورنا3 و مدل ربات با مکانیزم‌های پیشنهادی اعمال شده و پارامترهای بهینه در هر حالت به‌دست می‌آیند. سپس، با استفاده از این مسیرهای پایدار، گشتاور مفاصل پایین‌تنه ربات حاصل می‌شوند. از مقایسه میان گشتاور مفاصل ربات سورنا3 و ربات با مکانیزم‌های پیشنهادی نتیجه می‌شود که در مکانیزم‌های ارائه شده، میانگین و بیشترین مقدار گشتاور مفاصل کاهش یافته است که این مسئله می‌تواند منجر به استفاده از موتورهای سبک‌تر برای ربات گردد. کلمات کلیدی: ربات انسان‌نما، طراحی مسیر خارج‌خط، الگوریتم ژنتیک، مکانیزم تحریک مفصل مچ، گشتاور مفاصل پایین‌تنه
- Abstract
- One of the basic challenges in performance improvement of new generations of the humanoid robots is increasing the motion speed. Since the main problem to make a humanoid robot faster is the limits of motors' current (or in other word, the joints' torques), two important factors are proposed as solutions in this research. In the first approach, an offline path planning for a humanoid robot is employed. As a result, the optimal path planning parameters are obtained in such a way that the maximum knee joint torque of SURENAIII is minimized. The optimization procedure that is employed in robot walking on flat terrains consists of straight motion and ensures the robot's stability at speeds of 1.2 and 2 kilometers per hour. In the second approach, to actuate ankle joint of a humanoid robot, novel power transmission mechanisms are presented which are based on raising center of mass of robots' legs. In order to evaluate the effectiveness of the proposed mechanisms, the mentioned path planning procedure is applied on the dynamic model of SURENAIII and the model of the robot equipped with proposed mechanisms at speeds of 1.2 and 2 kilometers per hour and thus the optimal parameters are obtained in each cases. As a result, the actuating torques of lower-body of the robot are achieved by using these stable walking trajectories. The comparison between the actuating torques of SURENAIII and the robot equipped with proposed mechanisms reveals that the maximum and the mean amounts of these torques are decreased in the proposed mechanisms. This may cause using lighter motors for the robot. Keywords: humanoid robot, offline path planning, genetic algorithm, ankle joint actuating mechanism, torques of lower-body joints
