---

چکیده- در این مقاله طراحی مسیر بازوی مکانیکی با چند درجه آزادی در فضای سه بعدی با ارائه روش تحلیلی جدیدی برای پیشگیری از برخورد با موانع بیضی گون انجام شده است. برای تعیین مسیر بازوی مکانیکی و به منظور دستیابی سریع به جوابهای بهینه در فضای کاری پیچیده، نوعی الگوریتم ژنتیک با نرخ جهش فازی معرفی استفاده شده است. از چند جمله ای درونیاب اسپیلاین درجه سه برای تخمین هر یک از زوایای مفصلیاستفاده شده است. الگوریتم ژنتیک، تعدادی نقطه میانی را برای انجام انطباق منحنی با چند جمله ای درونیاب تعیین می کند تا با استفاده از آن بتوان تابع هدف مورد نظر را بهینه کرد. نتایج شبیه سازی، کارایی و توانایی روش ارائه شده را نشان می دهد.

---

در محیط¬های کاری و صنعتی از ربات¬های متحرک چرخ¬دار به علت فضای کاری وسیعی آن استفاده فراوانی می¬شود. از طرفی به منظور افزایش کارایی و بازده ربات¬های متحرک، طراحی مسیر حرکت آن از اهمیت ویژه¬ای برخوردار بوده و مورد توجه بسیاری از دانشمندان علم رباتیک می-باشد. در این مقاله به طراحی مسیر بهینه ربات متحرک چرخ¬دار با در نظر گرفتن معادلات دینامیکی غیرخطی و قیود غیرهولونومیک آن پرداخته می¬شود. مسئله طراحی مسیر بهینه ربات متحرک به عنوان یک مسئله کنترل بهینه فرمولاسیون شده و با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه، شرایط بهینگی مسیر به صورت یک مجموعه معادلات دیفرانسیل غیرخطی استخراج می¬شود. سپس معادلات بهینگی استخراج شده به کمک روش¬های عددی حل شده و شبیه¬سازی¬های متنوعی برای مسیر بهینه ربات انجام می¬شود. در ادامه به منظور بررسی صحت نتایج تئوری، آنالیزهای تجربی متعددی با استفاده از ربات متحرک آزمایشگاهی اسکات انجام پذیرفته و با نتایج شبیه¬سازی مقایسه می¬شود. تحلیل نتایج تجربی، نشان¬دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی در کاربردهای عملی طراحی مسیر بهینه ربات متحرک را می¬باشد.

---

در این مقاله طراحی مسیر بهینه برای منیپولاتور با مفاصل انعطاف پذیر ارائه می گردد، به گونه ای که ماکزیمم ظرفیت حمل بار بین دو نقطه داده شده در فضای کاری توسط ربات حمل گردد و همزمان ارتعاشات ناشی از انعطاف پذیری مفاصل در طول مسیر نیز کاهش یابد. روش حل بر اساس حل غیر مستقیم مساله کنترل بهینه می باشد. به این منظور با تعریف مناسب تابع هدف و استخراج معادلات دینامیکی سیستم در فرم فضای حالت، تابع همیلتونین سیستم محاسبه می شود و با استفاده از اصل ماکزیمم پونتریاگن شرایط لازم بهینگی استخراج می گردد. به منظور کاهش ارتعاشات در طول مسیر، متغیر های حالت مناسب تعریف می شود و اصلاحی در قانون کنترل بهینه انجام می گیرد به گونه ای که تغییرات ناگهانی در کنترل اعمالی حذف گردد. در ادامه به منظور بررسی کارایی روش، شبیه سازی برای یک ربات دو درجه آزادی انجام می گیرد. به این منظور بعد از استخراج معادلات، در مرحله اول مساله ماکزیمم ظرفیت حمل بار بدون در نظر گرفتن ارتعاشات حل می شود، و در مرحله دوم با اصلاح تابع هدف، مسیر بهینه با ظرفیت حمل بار بیشینه و دامنه ارتعاشات کمینه بدست می آید و در آخر بحث و بررسی روی نتایج ارائه می شود.

---

در مقالۀ پیش‌رو، اهمیت تجهیز پای یک ربات انسان‌نما با پنجۀ فعال مورد بررسی قرار می‌گیرد. هدف از این بررسی، استفاده از مفصل پنجه فعال و پاشنه برای بهبود گام-برداری ربات از نقطه‌نظر گشتاور زانو و انرژی مصرفی کل است. بدین منظور، با در نظر گرفتن هم‌زمانِ پنجه و پاشنه، یک نوع الگوی حرکتی بهینه ارائه و بررسی می‌شود و با الگوی حرکتی بدون پنجه و پاشنه مقایسه می‌شود. سیستم مورد بررسی، یک رباتِ انسان‌نمای ۲۲ درجه آزادی است که روش‌های تحلیلی کین و لاگرانژ به منظور استخراج معادلات دینامیکی آن مورد بررسی قرار می‌گیرند. سپس، به منظور کاهش بار محاسباتی، راه‌حلی تکراری برای حل معادلات دینامیک معکوس، بر اساس روش کین ارائه می-گردد. به منظور اطمینان از صحت نتایج به دست آمده برای گشتاورهای موردنیاز مفاصل و نیرو و گشتاورهای عکس‌العملی زمین، ZMP به دو روش محاسبه و مقایسه می‌شود. در ادامه، برای هر دو الگوی حرکتی، مسیری مناسب برای حرکت میان‌تنه و کف پاها در فضای کاری طراحی می‌شود و از طریق سینماتیک معکوس، مسیر حرکت همۀ مفاصل به جز پنجه در فضای مفصلی به دست می‌آید. مسیر حرکت پنجه، جداگانه و براساس مسیر طراحی شده برای کف پا تعیین می‌شود. در انتها، پارامترهای مهم در طراحی مسیر برای حرکت بر روی سطح صاف، به گونه‌ای انتخاب (بهینه) می‌شوند که بیشینه گشتاور زانو به حداقل مقدار برسد و انرژی مصرفی کل کاهش یابد. در پایان، از بین الگوهای حرکتی ارائه شده، الگوی حرکتی مناسب برای حرکت بر روی سطح صاف با طول گام زیاد پیشنهاد می‌گردد.

---

به منظور استفاده از ربات‌‌ها برای انجام کارهای صنعتی، طراحی مسیر مناسب امری ضروری می‌باشد. اجرا مسیر توسط ربات هنگام حضور موانع، طراحی مسیر را دشوارتر می‌نماید. به‌علاوه طراحی مسیر برای هر عمل خاص امری زمانبر بوده و نیاز به افرادی متخصص داشته تا مسیر برای هر عمل صنعتی تعریف شود. این مقاله با استفاده از روش جرک‌مینیمم، منحنی‌های بی‌اسپیلاین، نقاط میانی و الگوریتمی برای عدم برخورد با مانع به دنبال آن است تا به طور خودکار برای یک بازوی صنعتی ۷ درجه آزادی که در محیط نرم‌افزاری سیممکانیک شبیه‌سازی گردیده، مسیری ایمن و مطلوب کاربر طراحی نماید. کاربر در ابتدا چند نقطه‌ی میانی حرکت ربات را با استفاده از سنسور کینکت مشخص نموده، سپس با استفاده از تلفیق روش جرک‌مینیمم و منحنی‌های بی‌اسپیلاین و با احتساب محدودیت‌های سینماتیکی منحنی مسیر ترسیم گردیده، سپس این منحنی وارد الگوریتم عدم برخورد با مانع شده و مسیر نهایی بدون برخورد ایجاد می‌شود. الگوریتم عدم برخورد با استفاده از سینماتیک معکوس ربات به تصحیح مسیر می‌پردازد. از مزیت‌های روش پیشنهادی می‌توان به تسهیل طراحی مسیر برای کاربر و ایجاد مسیری هموار برای بازوی رباتیکی نام برد.