بررسي سيكل يك- تناوبي پايدار حركت ربات دوپاي غيرفعال صفحه‌اي الاستيك

Analysis of stable periodone gait of a planner passive biped with elastic links

ربات‌هاي دوپاي غيرفعال امروزه مورد توجه بسياري پژوهشگران است. تقريبا تمامي ربات‌هاي دوپاي مدلسازي شده پيش از اين به صورت مدل صلب همراه با جرم‌هاي نقطه‌اي در نظر گرفته‌شده‌اند. در اين مقاله ربات ‌دوپاي صفحه‌اي به صورت الاستيك مدلسازي و شبيه‌سازي شده‌است و حركت يك‌تنابي براي آن بررسي شده است. پاي تكيه‌گاه ربات غيرفعال به صورت تير اويلربرنولي مدلسازي شده‌است و ارتعاشات آن به روش مودهاي فرضي محاسبه شده‌اند و معادلات حركت سيستم در فاز نوساني به كمك آن محاسبه شده‌است. سپس رفتار ربات دوپاي الاستيك به روش عددي و به كمك نرم‌افزار متلب شبيه‌سازي شده است و نحوه تغييرات زوايا و سرعت‌هاي زاويه‌اي آن در حركت يك‌تناوبي بررسي شده‌است. در شبيه‌سازي‌ها مشخص در هنگامي كه ارتعاشات بالا هستند سرعت‌هاي زاويه‌اي به حالت نوساني درمي‌آيند. ارتعاشات پاي تكيه‌گاه ربات دوپا و تأثيرات ضريب الاستيسيته و ضريب دمپينگ بر رفتار ربات الاستيك بررسي شده‌اند. سپس ربات دوپاي الاستيك در حالتي كه ارتعاشات آن كوچك هستند شبيه‌سازي شد و مشخص شد كه ربات الاستيك در اين حالت همانند ربات صلب رفتار مي‌كند كه درستي مدلسازي صورت گرفته را نشان مي‌دهد. در اين حالت حركت پايدار يك تناوبي براي زاويه شيب γ≤0.0328rad>0 به دست آمد. همچنين جدايي مقادير ويژه در زوايه شيب γ=0.029 rad رخ داد.

Passive bipeds have become an interesting field of research for investigators. Probably all of passive bipeds which have been modeled previously are considered as a rigid model with pointmass. In this paper, 2D planner compassgait biped with elastic link is modeled and simulated and its periodone gait is investigated. The stance leg of the passive biped is modeled as an EulerBernoulli beam and its vibrations are modeled by using Assumed Modes Method and the equations of motion for the swing phase are developed. Then behavior of the elastic biped is simulated by suing numerical methods in MATLAB software and the changes in leg angles and angular velocities of the biped are discussed. Computer simulations showed that when the vibrations of the stance leg are large, angular velocities become oscillating. Vibrations of the stance leg and the effects of Youngs Modulus and damping coefficient on the motion of the elastic biped are discussed. Then model is simulated for the small vibrations of the stance leg and the results show that when the vibrations are small the elastic biped behaves like a rigid biped which verifies our simulations. When the vibrations are small, periodone gait can be found for the elastic biped for the ramp slopes of 0<γ≤0.0328 rad. The split in the eigenvalues of the periodone gait happens at the ramp slope of γ=0.029 rad.