شبیه‌سازی حرکت یک ربات اسکلت‌خارجی پایین‌تنه

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی برق کنترل پژوهشکدة علوم و فناوری دفاعی شمال غرب دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ارومیه

2 کارشناس ارشد مهندسی مواد پژوهشکدة علوم و فناوری دفاعی شمال غرب دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ارومیه

3 کارشناس ارشد مهندسی هوافضا پژوهشکدة علوم و فناوری دفاعی شمال غرب دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ارومیه

چکیده

در این مقاله یک ربات اسکلت‌خارجی پایین‌تنه معرفی و حرکت آن مدلسازی شده است. ربات اسکلت‌خارجی پایین‌تنه به‌عنوان یک دستگاه مکانیکی تعریف می‌شود که اساساً ساختاری مشابه اندام‌های انسان دارد. این ربات توسط یک انسان به‌عنوان اپراتور پوشیده می‌شود و هماهنگ با حرکات اپراتور کار می‌کند و سبب بالارفتن توان او می‌شود. این ربات باید به‌گونه‌ای طراحی و کنترل شود که حرکات انسان را به‌سرعت و دقت تعقیب نماید. در این مقاله علاوه بر معرفی کامل این ربات‌ها و دسته‌بندی انواع آنها، به مدل‌سازی دینامیکی یک نوع خاص از آن پرداخته شده است. این اسکلت خارجی دارای شش درجه آزادی است که توسط عملگرهای هیدرولیکی توانمند شده است. این ربات، با استفاده از نرم‌افزار ورکینگ مدل[i] شبیه‌سازی شده و گشتاورها و زوایای مفاصل اندام پایین‌تنه استخراج و ارائه شده است.



[i]. Working Model 4D

کلیدواژه‌ها


[1] Hugh Herr. “Exoskeletons and Orthoses: Classification, Design Challenges and Future Directions.” Journal of Neuro Engineering Rehabilitation6, no. 21 (2009):1-9.

[2] Dollar, Aaron M. and Hugh Herr. “Lower Extremity Exoskeletons and Active Orthoses: Challenges and State-of-the-Art.” Robotics, IEEE Transactions on 24, no. 1 (2008):144-158.

[3] Riener, Robert, Lars Lunenburger, Saso Jezernik, Martin Anderschitz, Gery Colombo and Volker Dietz. “Patient-Cooperative Strategies for Robot-Aided Treadmill Training: First Experimental Results.” Neural Systems and Rehabilitation Engineering, IEEE Transactions on 13, no. 3 (2005):380-394.

[4] Argo Medical Technologies Ltd., editor. Rewalk, http://www.argomedtec.com /index.asp.

[5] Kong, Kyoungchul and Doyoung Jeon. “Design and Control of an Exoskeleton for the Elderly and Patients.’ Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on 11, no. 4 (2006): 428-432.

[6] Blaya, Joaquin A., Hugh Herr. “Adaptive Control of a Variable-Impedance Ankle-Foot Orthosis to Assist Drop-Foot Gait.” Neural Systems and Rehabilitation Engineering, IEEE Transactions on 12, no. 1 (2004):24-31.

[7] Kazerooni, H., R. Steger. “The Berkeley Lower Extremity Exoskeleton.” Journal of dynamic systems, measurement, and control 128, no. 1 (2006): 14-25.

[8] Walsh, Conor James, Ken Endo and Hugh Herr. “A Quasi-Passive Leg Exoskeleton for Load-Carrying Augmentation.” International Journal of Humanoid Robotics 4, no. 03 (2007): 487-506.

[9] Zoss, Adam B., Hami Kazerooni and Andrew Chu. “Biomechanical Design of the Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (Bleex).” Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on 11, no. 2 (2006):128-138.

[10] Ataei, M.M., H. Salarieh, A. Alasty. “Adaptive Impedance Control of Exoskeleton Robot.” Modares Mechanical Engineering 13, no. 7 (2013): 111-126.

[11] Grand, William, Hugh M. Herr, Daniel Joseph Paluska, Kenneth Pasch, Andrew Valiente and Conor Walsh. “Exoskeletons for Running and Walking.” US. Patents, 2010.