بررسی اثرات دینامیکی افزودن کنترل کننده غیر فعال به یک راه رونده ی دو پا با جرم متمرکز و منحنی محدب کف پا

کمینه کردن مقدار انرژی مصرفی و وزن سازه در ربات های راه رونده ی دوپا اهمیت ویژه ای دارد. به منظور برآورده کردن این دو خواسته در این پژوهش، یک کنترل کننده غیر فعال متداول که از ترکیب فنر و میراگر خطی تشکیل شده به یک راه رونده دو پا اضافه می-شود. ویژگی مهم راه رونده مورد بررسی، دارا بودن عضوی مستقل به عنوان کف پا در هر اندام حرکتی است که بدون محرک به اندام مفصل شده و دارای تماس نقطه ای با زمین است. نقطه تماس روی این منحنی دلخواه متغیر است. برای کاهش پیچیدگی های دینامیکی این سیستم از رویکرد جرم نقطه ای استفاده می شود. این پژوهش تحلیل رفتار دینامیکی این راه رونده کم تحریک قبل و بعد از افزودن کنترل کننده را هدف گرفته است. در گام اول مدلی مبتنی بر جرم متمرکز توسعه یافته با اضافه نمودن دو منحنی محدب صلب به عنوان کف پا و مفصل لولایی غیرفعال به عنوان مچ پا ارایه شده است. برای ایجاد تغییر طول مورد نیاز پا در طول گام برداری، از المان دینامیکی فعال استفاده می شود. در مرحله بعد کنترل کننده و یا المان دینامیکی غیرفعال در کنار المان دینامیکی فعال به کار گرفته می شود تا از میزان دخالت المان فعال در طول حرکت کاسته شود. به منظور به حداقل رساندن این میزان دخالت، بهینه سازی پارامترهای طراحی المان دینامیکی غیر فعال به روش ازدحام ذرات انجام شده و مقدار بهینه آن ها بدست می آید. نتایج نشان می دهد که با ترکیب المان دینامیکی فعال و غیرفعال بهینه، مقدار مصرف انرژی بسیار کاهش پیدا کرده و در نتیجه می توان از المان فعال بسیار کوچکتر و با توان کمتر برای طی کردن مسیر مورد نظر استفاده نمود. همچنین، استفاده از المان دینامیکی غیرفعال در عمل کمک قابل توجهی به بهبود شرایط مکانیکی سازه از جمله ابعاد و وزن می کند و در مجموع سادگی استفاده برای کاربر را بهبود می بخشد.