شبیه سازی حرکت پای انسان با مکانیزم یک درجه آزادی

Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering

دامون بختیاریان ¹ , هادی همایی ² , امین ملکی زاده ³ , مراد شهبازی تک آبی ⁴

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه شهرکرد
2 - دانشیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه شهرکرد
3 - دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی، دانشگاه امیرکبیر
4 - کارشناس ارشد، فارق التحصیل دانشگاه امیر کبیر

Received: 2015-11-04 Accepted : 2015-11-04 Published : 2014-12-22

Keywords:

Abstract :

نیاز به شبیه سازی الگوی حرکت پای انسان محققان و مهندسان را به سوی ارائه الگوهای متفاوت برای توصیف این حرکت کرده است. در این میان راه حل های بهینه از لحاظ مصرف انرژی و دقت و غیره از اهمیت بالایی برخوردارند. در این مقاله تلاش شده تا با طراحی یک مکانیزم کاملا دو بعدی شش میله ای با یک درجه آزادی به گونه ای که کمترین خطا را با حالت طبیعی راه رفتن پای انسان داشته باشد، راه حل جدیدی ارائه داده شود . ضمن اینکه یافته های این مقاله فرآیندی برای بهینه سازی مکانیزم های چندمیله ای ارائه می کند تا بتوان آن را در هر زمینه ی دیگری مانند ساخت پروتز پای انسان بکار برد. در اینجا از الگوریتم بهینه­سازی اجتماع ذرات استفاده شد. نتایج کار حاصل از بهینه سازی با داده های آزمایشگاهی پای انسان مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مکانیزم شش میله ای پیشنهادی، ضمن بهینه کردن بسیاری از پارامترهای حرکتی به خوبی قادر به شبیه سازی حرکت پای انسان است.

References:

 

[1]     Batayneh, W., Al-Araidah, O., Mattson, C.A., Ismail-Yahaya A., Design and Implementation of Human-Like Biped Walking Mechanism. The Third International Conference in Mechatronics, Kuala Lumpur, Malaysia, 2008.

[2]     Cavanagh PR.,The mechanics of distance running: a historical perspective, Champaign, IL, Human Kinetics Publishers; Chapter 1, 1990, pp.1–34.

[3]     Rose J., Gamble J.G., Human Walking, 3rd Edition, Lippincott Williams & Wilkins, 2006.

[4]     Hobson D.A., Torfason L.E., Optimization of four-bar knee mechanisms – A computerized approach, Journal of Biomechanics, Vol. 7, No. 4, 1974, pp. 371–376.

[5]     Sangwan V., Taneja A., Mukherjee S., Design of a robust self-excited biped walking mechanism, Mechanism and Machine Theory, Vol. 39, 2004, pp. 1385–1397.

[6]     Collins S.H., Ruina A.L., Tedrake R., Wisse M., Efficient bipedal robots based on passive passivedynamic Walkers. Science magazine, Vol. 307, 2005, pp. 1082-1085.

[7]     McGeer T., Passive dynamic walking. International Journal of Robotics Research, Vol. 9, No. 2, 1990, pp. 62-82.

[8]   Neumann D.A., Kinesiology of the Musculoskeletal System: Foundations for Rehabilitation, 2nd Edition, 2010.

[9]     L.D.S. Coelho, A quantum particle swarm optimizer with chaotic mutation operator，Chaos, Solitons and Fractals，Vol. 37，No. 5, 2008, pp. 1409- 1418.

[10]  Poli R., Kennedy, J., Blackwell, T., Particle swarm optimization An overview, s.l.，Springer Science，2007,pp. 33–57，Swarm Intell．