طراحی، ساخت و کنترل یک مکانیزم تولید حرکت برای یک شبیه‌ساز تعاملی دوچرخه-سواری

مکانیزم های شبیه ساز ورزش جذابیت و کاربرد زیادی در عمل به منظور پیاده سازی محیطهای واقعیت مجازی دارد. شبیه ساز دوچرخه سواری، با توجه به عمومیت فعالیت دوچرخه سواری در ورزش و حمل و نقل شهری جایگاه ویژه تری دارد. در این مقاله، طراحی و ساخت یک مکانیزم نوین تولید حرکت برای شبیه ساز تعاملی دوچرخه سواری ارائه شده است. ابتدا با به کارگیری نتایج تحقیقات گذشته، حدود سرعت و شتابی که کاربر حین دوچرخه سواری بایستی تجربه کند استخراج شده و ضمن تحلیل سایر شبیه سازهای دوچرخه سواری، درجات آزادی مورد نیاز و حدود آن تعیین شده است. سپس مکانیزم تولید حرکت جدید با دو درجه آزادی برای این کاربرد ارائه شده است. از الگوریتم ژنتیک برای تحلیل ابعادی مکانیزم استفاده شده و روابط سینماتیکی و دینامیکی مکانیزم استخراج شده است. با توجه به مدل دینامیکی مکانیزم، کنترل کننده ای به روش خطی سازی بازخورد طراحی شده و نتایج و عملکرد آن در نرم افزارهای شبیه ساز مورد بررسی قرار گرفته است. سپس مکانیزم تولید حرکت طراحی شده، ساخته شده و ایرادات آن برطرف گردیده است. در پایان کنترل موقعیت بطور موفقیت آمیز روی آن پیاده سازی شده است.

Design, Construction and Control of a Motion Generating Mechanism for an Interactive Cycling Simulator

Sports simulation mechanisms practically have a lot of appeal and application to implement virtual reality environments. Cycling simulator has a more special place in sports and urban transportation due to the popularity of cycling activities. In this paper, the design and construction of a new motion generating mechanism for an interactive cycling simulator is presented. First, by using the references, the range of velocity and acceleration that the user should experience while cycling has been extracted, and by analyzing other cycling simulators, the required degrees of freedom and its range have been determined. Then, a new motion generating mechanism with two degrees of freedom is designed. Genetic algorithm has been used for dimensional optimization of the mechanism parameters. Kinematics and dynamic equations of the mechanism have been extracted. According to the dynamic model of the mechanism, a controller has been designed using the feedback linearization method and the performance have been investigated. Finally, the designed motion generating mechanism has been constructed and the position control has been implemented on the platform.