طراحی و بهینه سازی زنجیره انتقال قدرت مفصل مچ یک ربات انسان نما

با توجه به ضرورت افزایش کارائی نسل های جدید ربات های انسان نما، در این مقاله، به منظور افزایش سرعت حرکت ربات انسان نما سورنا۳، یک مکانیزم انتقال قدرت برای تحریک مفصل مچ پیشنهاد شده و انرژی مصرفی در مکانیزم پیشنهادی و پیشین مورد مطالعه قرار گرفته است. در مکانیزم پیشنهادی، موتورهای محرک مفصل مچ به لینک ساق پا منتقل شده اند و به منظور ایجاد حرکت دورانی مچ حول محور طولی، از ترکیب تسمه-پولی و هارمونیک درایو و برای دوران مچ حول محور عرضی، از مکانیزم رولراسکرو استفاده شده است. جهت صحه گذاری بر روند طراحی، نتایج شبیه سازی حرکت ربات با داده های تجربی مقایسه شده اند و در نتیجه این روند، مدل دینامیکی با تقریب خوبی با مدل واقعی ربات مطابقت پیدا کرده است. سپس، به منظور ایجاد طراحی مسیر پایدار ربات، از الگوریتم فراابتکاری ژنتیک برای بهینه سازی پارامترهای موثر حرکت ربات براساس تابع هدفی که ماکزیمم گشتاور مفصل زانو را حداقل می کند، استفاده شده است. این فرآیند بهینه سازی در حرکت مستقیم الخط ربات بر روی سطح صاف اعمال شده و در نتیجه این روند، پارامترهای طراحی مسیر بهینه برای مکانیزم پیشنهادی به نحوی بدست آمده اند که منجر به کاهش گشتاورهای مفاصل پائین تنه ربات نسبت به ربات سورنا۳ شده اند. همچنین، مکانیزم پیشنهادی با کاهش جرم کف پا، استفاده از موتورهای سبک تر و نیز رسیدن به سرعت های بالاتر برای ربات را ممکن می سازد.

کلیدواژه ها:

Humanoid Robot SURENAIII ، Ankle Joint Actuation Mechanism ، Knee Joint Torque ، Genetic Algorithm ، ربات انسان نما ، مکانیزم تحریک مفصل مچ ، گشتاور مفاصل ، الگوریتم ژنتیک