مدل سازی دینامیکی یک سامانه رباتیک همیار برای کمک به حرکت نشستن و برخاستن

سامانه های رباتیک پشتیبان حرکتی به طور معمول با هدف افزایش پایداری در هنگام راه رفتن طراحی و به کار گرفته می شوند. در این پژوهش، عملکرد این سامانه ها فراتر از کاربرد متداول آن ها توسعه داده شده و به منظور پشتیبانی از حرکت نشستن به ایستادن مورد استفاده قرار گرفته اند. دو رویکرد مجزا برای پشتیبانی از این حرکت معرفی و ارزیابی شده است. در رویکرد اول، پشتیبانی غیرفعال، سامانه پشتیبان در طول اجرای حرکت فاقد حرکت است و تنها به عنوان یک تکیه گاه ایستا عمل می کند. در این حالت، گشتاور زانو در حین انجام حرکت اندازه گیری و با حالت بدون پشتیبانی مقایسه می شود تا تاثیر سامانه در کاهش بار مکانیکی وارده به مفصل زانو ارزیابی گردد. در رویکرد دوم، پشتیبانی فعال، سامانه به صورت پویا درگیر فرآیند حرکت می شود و گشتاور مورد نیاز برای پشتیبانی از زانو توسط سامانه تامین می گردد. برای این منظور، یک الگوریتم کنترل حرکتی طراحی و پیاده سازی شده است که بر اساس گشتاور پشتیبان، حرکت سامانه را به صورت بلادرنگ تنظیم می کند. نتایج حاصل از شبیه سازی در هر دو رویکرد ارائه شده و مورد تحلیل قرار گرفته اند. یافته ها نشان می دهند که در رویکرد پشتیبانی فعال، الگوریتم کنترل پیشنهادی قادر است به صورت موثر از حرکت نشستن به ایستادن پشتیبانی نموده و عملکرد حرکتی کاربر را بهبود بخشد. این نتایج بر اعتبار و اثربخشی الگوریتم کنترل حرکتی پیشنهادی دلالت دارند و زمینه را برای توسعه بیشتر سامانه های رباتیک همیار در کاربردهای توان بخشی فراهم می سازند.

Keywords:

همیار نشستن , همیار برخاستن , دینامیک , سینماتیک , ربات همیار , سامانه پشتیبان حرکتی , تعامل انسان-ربات , الگوریتم کنترل حرکت , گشتاور زانو , پشتیبانی فعال , پشتیبانی غیرفعال , رباتیک توان بخشی