عنوان

طراحی ساختار مکانیکی و سیستم کنترلی یک ربات پوششی اسکلت خارجی پایین‌تنه جهت افزایش توانمندی انسان در حمل بار,‮‭Design of mechanical structure and control system of a wearable lower extremity exoskeleton robot for human power augmentation in load carrying‬

Number

‭۲۰۲۱۴پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی ساختار مکانیکی و سیستم کنترلی یک ربات پوششی اسکلت خارجی پایین‌تنه جهت افزایش توانمندی انسان در حمل بار

Parallel Title Proper

‮‭Design of mechanical structure and control system of a wearable lower extremity exoskeleton robot for human power augmentation in load carrying‬

First Statement of Responsibility

/جلیل بیرامزاد

Name of Publisher, Distributor, etc.

: فناوریهای نوین

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۵‬

Name of Manufacturer

، افشار

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۲۱۲‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مکاترونیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۵/۱۱/۱۹‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

اشیا سنگین معمولا توسط خودروها و سایر وسایل چرخ‌دار جابجا می‌شوند .بااین‌وجود در بسیاری از نواحی، مانند شیب‌های سنگلاخی و پله‌ها حمل‌ونقل اشیای سنگین با چالش‌های فراوانی روبرو است .در میان راه‌حل‌های ممکن، حمل‌ونقل توسط وسایل پادار روش جالب و کارایی به نظر می‌رسد، چراکه ص‌پا می‌تواند خود را با سطوح بسیاری تطبیق دهد .بااین‌حال روبات‌های خودکار راه رونده با مشکلات بسیاری در حفظ تعادل و راه‌یابی در مسیرهای ناهموار روبه‌رو هستند .اسکلت پایین‌تنه خارجی برای انسان می‌تواند بسیاری از این محدودیت‌های روبات‌های خودکار را با داشتن عامل انسانی در سیستم برطرف کند .با بکار گیری قدرت و استحکام دستگاه‌های روباتیک در کنار هوش و سازگاری انسان، اسکلت پایین‌تنه خارجی به انسان‌ها اجازه می‌دهد تا اشیای سنگین را در مسیرهای سخت، ناهموار و ناشناس حمل بکنند .همچنین بسیاری از افراد در جهان توانایی راه رفتن خود را به دلایل بیماری و یا سالخوردگی ازدست‌داده‌اند .ویلچرها معمولا در حمل‌ونقل افراد معلول به کار می‌روند .علی‌رغم این، کاربران ویلچر مشکلاتی را هنگام حرکت بر روی سطوح ناهموار و پله‌ها تجربه می‌کنند که زندگی اجتماعی آن‌ها را محدود می‌سازد .استفاده از اسکلت‌های خارجی یک جایگزین مناسب در غلبه بر این محدودیت‌هاست .ما در این پایان‌نامه ساختار یک ربات اسکلت خارجی پایین‌تنه به‌منظور افزایش توانمندی‌های کاربر در حمل بارهای اضافی را طراحی کرده‌ایم .بدین منظور در فصل اول پیشینه‌ی پژوهش‌های مرتبط با ربات‌های اسکلت خارجی را موردبررسی قرار داده و انواع کاربردها و مزایا و معایب و چالش‌های موجود در طراحی و ساخت این نوع ربات‌ها را موردبررسی قرار داده‌ایم .در فصل دوم با الهام از ساختار بدن و بررسی سیستم اسکلتی و عضلانی و بررسی چرخه‌ی حرکتی انسان و فازهای مختلف حرکتی مدل‌سازی دینامیکی ربات را انجام داده و معادلات نیروهای تعاملی بین انسان و ربات را به دست آورده‌ایم .سپس مدل‌سازی دینامیکی محرکه‌ها موردنیاز ربات را که از نوع هیدرولیکی انتخاب کرده‌ایم را انجام داده و بعدازآن نیز ساختار محرکه‌ها را طراحی کرده‌ایم که نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشانگر موفق بودن طراحی صورت گرفته است .درنهایت نیز یک ساختار کنترلی ترکیبی جدید ارائه کرده‌ایم که مشکلات دستگاه‌های کنترلی که قبلا در این نوع ربات‌ها استفاده‌شده را نداشته و ربات می‌تواند حرکات کاربر را به نحوی دنبال کند که کاربر نیروهای تعاملی که ناشی از اتصال ربات به بدن شخص است را احساس نکرده و درنتیجه شخص پوشند ی ربات نیروهای ناشی از حمل بار اضافی را بر روی خود احساس نکند که درواقع هدف اساسی از طراحی این ربات‌ها نیز همین مطلب است که ما در این پایان‌نامه با موفقیت به آن دست‌یافته‌ایم

Text of Note

Heavy objects are typically transported using wheeled vehicles. However, many environments, such as rocky terrains and staircases, pose significant challenges to wheeled vehicles. wheels are useful for moving heavy loads over flat surfaces, legged locomotion has many advantages on rough and unpredictable terrain. Thus legged locomotion becomes an attractive method of transportation within these settings, since legs can adapt to a wide range of extreme terrains such as rocky slopes and staircases, which are impassable by wheeled vehicles. However, legged robots have difficulty balancing and navigating while maneuvering through the inherently rough terrains that favor legs over wheels. Lower extremity exoskeletons seek to bypass these problems by closely integrating a humans intelligence and adaptability with the strength and endurance of robotic legs. Lower-body exoskeleton for human can overcome many of these limitations of automated robots due to human factor in the system. With the use of strength and power of robotic devices along with human's intelligence and adaptation, lower-body exoskeleton allows people to carry heavy objects in the hard, uneven and unknown paths. Moreover, many people in the world have lost their ability to walk due to illness or old age. Wheelchairs are usually used in the transportation of the disabled. Nevertheless, the wheelchair users experience problems when moving on uneven surfaces and stairs, limiting their social life. The use of exoskeletons is a good alternative to overcome these limitations. In this thesis, we designed the structure of a lower-body exoskeleton robot in order to enhance user capabilities in carrying extra loads. For this purpose, in Chapter 1, literature review on exoskeleton robots was presented and a variety of applications, advantages, disadvantages and challenges in the design and construction of these robots were studied. In Chapter 2, inspired by the human body structure, and studying the skeletal and muscular system and the human gait cycle and the different gait phases, dynamic modeling of the robot was done and the equations of interaction forces between operator and robot were obtained. Then, dynamic modeling for required drivers of the robot, which we decided to be of hydraulic type, was done and the driver structures were designed. The simulation results show that design was successful. Finally, a new hybrid control structure is presented that fixes the control system problems in this type of robots, and the robot can follows the user's motions in a way that he/she will not feel interactive forces resulted by connecting the robot to the body, thus the robot wearer will not feel forces from carrying extra weight on his/her body, which is the fundamental and main purpose of designing such robots and, we successfully achieved it in this thesis

Parallel Title

‮‭Design of mechanical structure and control system of a wearable lower extremity exoskeleton robot for human power augmentation in load carrying‬

بیرامزاد، جلیل

Beyramzad, Jalil

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی