بهینه‌سازی حرکات دورانی پاشنه و پنجه برای ربات دو بعدی انسان‌نما مجهز به مفصل پنجه فعال

در پژوهش حاضر، اثرات افزودن پنجه فعال به یک ربات انسان نمای دو بعدی که دارای حرکات دورانی پاشنه و پنجه می‌باشد بررسی می‌گردد. در این راستا، ابتدا مسیر حرکت مفاصل مختلف ربات طراحی می‌شود. پس از طراحی مسیر، مدل دینامیکی ربات با استفاده از دو روش کین و لاگرانژ در فازهای مختلف حرکت استخراج می‌شود. همچنین صحت مدل دینامیکی استخراج شده، با استفاده از دو روش مختلف تایید می‌گردد. مدل ارایه شده، براساس ویژگی‌های ربات سورنا 3 بوده که این ربات در مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته دانشگاه تهران طراحی و ساخته شده است. پس از آن، فرایند بهینه‌سازی با اتخاذ دو تابع هدف مختلف انجام می‌شود. توابع هدف برگزیده شده در این مقاله، مربوط به مصرف انرژی و پایداری ربات می‌باشند. هدف از بهینه‌سازی، کمینه کردن میزان مصرف انرژی و بیشینه کردن پایداری ربات است. در نهایت نتایج حاصل از بهینه‌سازی و آنالیز پارامتری ربات ارایه می‌شود. نتایج ارایه شده نشان می‌دهد که در هر سرعت یک مقدار بهینه برای زوایای دورانی پاشنه و پنجه وجود دارد که به ازای این مقادیر بهینه، میزان مصرف انرژی ربات کمینه خواهد شد. همچنین این نتایج نشان می‌دهند که زاویه دورانی پاشنه تاثیری بر روی پایداری ربات ندارد و تنها زاویه دوران پنجه است که در پایداری ربات تاثیر‌گذار است. در نهایت به بررسی اثرات جرم و طول پنجه بر روی توابع هدف پرداخته می‌شود و نشان داده می‌شود که افزایش جرم پنجه موجب افزایش مصرف انرژی و پایداری ربات خواهد شد، در حالی که افزایش نسبت طولی پنجه تاثیری بر روی توابع هدف ندارد.