مدل سازی دینامیک و طراحی سیستم کنترل برای ربات اسکلت خارجی پایین تنه

ربات اسکلت خارجی ماشینی است دارای اعضای مشابه بدن انسان و قابل پوشیدن که به کمک عملگرهای خود قدرت شخص را افزایش می دهد. پژوهش پیش رو به مدل سازی دینامیکی و طراحی سیستم کنترل برای نوع پایین تنه این ربات پرداخته است. در مقالات موجود حداکثر بخشی از ربات با یک درجه آزادی مدل سازی و کنترل شده است که به خواننده دید مناسبی از کنترل هم زمان تمام اجزای ربات را نمی دهد. در این راستا ابتدا ساختار مناسب مشابه پروژه بلیکس دانشگاه برکلی برای ربات انتخاب و معادلات دینامیک مربوطه به صورت صفحه ای و به روش نیوتن-اولر استخراج گردید. طی آزمایشی داده های سینماتیک راه رفتن به کمک سامانه Xsens اندازه گیری و دینامیک معکوس در نرم افزار SimMechanics در کنار مدل پیاده شده در نرم افزار MATLAB شبیه سازی گردید که تطابق بالای نتایج موید صحت مدل بود. روش کنترل امپدانس بررسی و نکاتی اصلاحی در آن لحاظ شد که عملکرد آن را کمی بهبود بخشید. سپس ربات با استفاده از این الگوریتم کنترل گردید. بدین ترتیب سیستم پایدار شده، حرکت ربات با بهترین کیفیت از بدن تبعیت نمود. نتایج شبیه سازی نشان داد حین حمل باری به بزرگی 50 کیلوگرم، گشتاورهایی کمتر از نیم نیوتن متر در محل های تماس با ربات، به اعضای بدن کاربر وارد می شود.