بهینه سازی مسیر یک بازوی رباتیک انعطاف پذیر جهت اعمال جراحی

جهت بهبود عملکرد ربات ها، محاسبه ی ماکزیمم ظرفیت حمل بار دینامیکی منیپولاتورها یکی از مسائل مطرح در زمینه تحقیقات است. اما نکته مهم در استفاده از این ابزارها بررسی رفتار غیرخطی آنهاست. لذا در این تحقیق طراحی لاپاروسکوپی رباتیک به صورت یک بازوی مکانیکی انجام گرفته است. بدنه این بازو به صورت انعطاف پذیر بوده و با استفاده از دو موتور، توانایی انجام گردش حول محور عمودی و عرضی را دارد، قسمت انعطاف پذیر از یک فنر تشکیل شده است. به دلیل ارتباط با بدن انسان، تعیین مسیر بهینه میباشد. روش انتخاب شده برای حل مسئله کنترل بهینه، روش غیرمستقیم است. درروش غیرمستقیم با تعریف بردار شبه حالت ، تابع همیلتونین تعریف می شود. با در نظر گرفتن اصل مینیمم پونتریاگن می توان بیان کرد که مسیر بهینه وجود دارد و طبق اصل مینیمم پونتریاگن، قانون کنترل بهینه ارائه می گردد.در این تحقیق با مدل سازی یک عملگر سری الاستیک در محیط سیمولینک، اثر اضافه کردن عامل الاستیک به عملگر در توان خروجی تولیدی توسط عملگر و عامل الاستیک موردبررسی قرار‏ می گیرد. و با مدل کردن عملگر سری الاستیک با دو شرایط متفاوت انتها آزاد و انتها مقید که می تواند معادل دو وضعیت مختلف در سامانه های بیولوژیکی باشد، توانایی این عملگر به عنوان جایگزینی برای ماهیچه‏ها و تاندون‏ها در اعضای طبیعی موردبررسی قرارگرفته است. با استفاده از این نتایج می‏توان نتیجه گرفت که به علت شباهت نزدیک رفتار آن با ماهیچه و تاندون در اعضای طبیعی، عملگر سری الاستیک یک عملگر مناسب برای استفاده در طراحی پروتز‏ها و اعضای مصنوعی هست.

Keywords:

طراحی مسیر بهینه , بازوی مکانیکی ماهر , تابع همیلتونین , نرخ جهش فازی , شرط عدم برخورد