Logo Arabcivil 2024

تصميم روبوتات قابلة للارتداء لتحسين الحركة والتوازن

تم تحديثه يوم 4 يوليو, 2024 من طرف فريق الأبحاث و المستجدات
المصدر: University of Bath

 

الفكرة الأساسية

تقديم إطار نمذجة جديد لتصميم الروبوتات القابلة للارتداء* بكفاءة عالية، والذي يتيح محاكاة تفاعلات الديناميكا بين الإنسان والروبوت* بدون الحاجة إلى قياسات معقدة أو تحسينات مكلفة، وذلك بهدف تحسين مساعدة الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات التوازن والحركة.

 


تفاصيل القصة

تعتبر الروبوتات القابلة للارتداء حلًا واعدًا وفعالًا لمساعدة وتمكين الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات في التوازن والحركة. توفر النمذجة الافتراضية أداة قوية لتصميم الروبوتات، مما يتيح تجنب التكلفة الباهظة للنماذج الفيزيائية الاختبارية والتجريبية. ومع ذلك، فإن تصميم الروبوتات القابلة للارتداء عبر النمذجة يتضمن عادةً محاكاة معقدة ومكلفة حسابيًا تتعلق بالتفاعل بين الإنسان والروبوت والبيئة*، والتي تكون عرضة للأخطاء.

يقترح هذا البحث إطارًا لجعل نظام القطاعات* الرابط بين الإنسان والروبوت قابلًا للحل بشكل مباشر، مما يسمح بصياغة ديناميكيات معكوسة* للنموذج يمكن حلها مباشرة لمحاكاة تفاعلات الديناميكا بين الإنسان والروبوت. كما يستخدم البحث تقنية لتقدير تفاعلات الأرض* أثناء المشي بناءً على بيانات الحركة المرجعية، مما يلغي الحاجة لقياسها.

يتميز الإطار المقترح بالكفاءة الحسابية والوضوح وسهولة التفسير، ويستغني عن الحاجة إلى تحسين النماذج المفصلة والقياس الفعلي للقوى التفاعلية للأرض* أثناء المشي. يتم استخدام هذا الإطار لتحسين مواضع مفاصل الورك والكاحل ومتطلبات عزم الدوران والسرعة للمحركات في روبوت قابل للارتداء* يتألف من سبعة أقسام يتم رتبطه بالمستخدم عند الأحذية والحوض.

تم إجراء قياسات المشي على ستة أشخاص أصحاء، واستخدمت البيانات للتصميم والتحقق من صحة النموذج. تعد هذه التقنية الجديدة بتقديم تقدم كبير في طريقة تصميم الروبوتات القابلة للارتداء*.

 


المصطلحات الأساسية

    • الروبوتات القابلة للارتداء: أجهزة ميكانيكية يمكن ارتداؤها لتحسين أو دعم حركة الإنسان.
    • النمذجة الافتراضية: استخدام الحاسوب لتصميم واختبار نماذج رقمية قبل تصنيعها فعليًا.
    • الديناميكيات العكسية: طريقة حساب القوى والعزوم المطلوبة لتحقيق حركة معينة في الأنظمة الميكانيكية.
    • التفاعل بين الإنسان والروبوت: كيفية تفاعل الروبوت مع جسم الإنسان لتحسين الأداء الوظيفي.
    • القوى التفاعلية للأرض (GRFs): القوى الناتجة عن تفاعل القدم مع الأرض أثناء المشي.
    • محاكاة متعددة الأجسام: تقنية تستخدم لنمذجة وحساب حركة الأجسام المتعددة المتصلة ببعضها البعض.
    • نظام القطاعات (link-segment system): هو نموذج ميكانيكي يستخدم لتمثيل أجزاء الجسم المتصلة ببعضها البعض من خلال مفاصل. يتكون النظام من عدة قطاعات صلبة تمثل العظام، مرتبطة بمفاصل تمثل نقاط الاتصال والحركة. في سياق الروبوتات القابلة للارتداء، يستخدم هذا النظام لنمذجة التفاعلات الديناميكية بين جسم الإنسان والروبوت، مما يسمح بحساب القوى والعزوم اللازمة لتحقيق الحركة المرجوة.

 

اطّلع على المزيد

مساهمة في تنمية المدنية العربية
جميع الحقوق محفوظة © Arabcivil 2024