بهینه سازی همزمان منحنی محدب کف پا و سیکل راه رفتن در یک راه رونده دو پا با مچ بدون درجه آزادی اضافه

Abstract

هندسه ناحیه تماس اندام حرکتی تحتانی با زمین اهمیت قابل توجهی در مشخصه‌های سیکل گیت دارد. در پژوهش حاضر، طراحی و تحلیل منحنی محدب کف پا در سیکل راه رفتن با هدف دستیابی به کمینه انرژی مصرفی در راه رفتن روی سطح افقی صورت گرفته است. به این منظور، مدل معروف جرم متمرکز با نقطه تماس ثابت به مدلی با نقطه تماس متحرک بر روی یک منحنی به نام منحنی کف پا و بدون درجه آزادی اضافه توسعه یافته است. با توجه به متأثر بودن سیکل گیت بهینه از هندسه مدل، افزودن منحنی کف پا بازسازی سیکل راه رفتن را الزام می‌کند. در نتیجه در این پژوهش، بهینه‌سازی همزمان برای یافتن ترکیب بهینه منحنی محدب کف پا و سیکل راه رفتن انجام شده است. برای اجتناب از هزینه محاسباتی بسیار بزرگ برای حل عددی، متغیر طراحی از توابع پیوسته به برداری با بعد محدود کد شده و در دو حلقه تو در تو با روش‌های ازدحام ذرات و تندترین کاهش حل شده است. قیود سینماتیک و الزامات مربوط به حرکت تکراری، پیوسته و متقارن استخراج شده و در روند بهینه‌سازی ارضا شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان داده است که اثر بهینه‌سازی همزمان هندسه و مسیر در تابع هزینه بسیار چشمگیر است.