دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 52 12 2019 10 06 Simultaneous Optimization of a Convex Sole as a Foot and Hip Trajectory for a Biped Robot with an Ankle without an Additional Degree of Freedom بهینه‌ سازی همزمان منحنی‌ محدب کف‌ پا و سیکل‌ راه رفتن‌ در یک‌ راه رونده دو پا با مچ‌ بدون درجه‌ آزادی اضافه‌ 3383 3396 3621 10.22060/mej.2019.16121.6282 FA فاطمه غفوری آزمایشگاه بیومکانیک و سیستمهای حرکتی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد محمد هادی هنرور هیأت علمی/ دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد 0000-0002-4464-7194 محمد مهدی جلیلی بهابادی هیات علمی / دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد Journal Article 2019 04 14 Foot geometry greatly affects gait characteristics and it determinants. This research deals with analyzing gait when foot-ground contact occurs on a convex curve namely sole curve. Designing sole curve is also included in this work, targeting least energy consumption during walking on a flat ground. The famous point mass model has been improved to a model with a moving contact point on a convex sole without adding an extra degree of freedom. As the convex sole is added to the model, motion reconstruction is needed because of the effects of the model’s geometry on optimized gait cycle. Therefore, in this research, simultaneous optimization has been done to find the optimized sole shape and hip trajectory. To avoid high computational cost, optimization variables have been coded into vectors with limited dimensions and obtained by using particle swarm optimization and steepest descent algorithm together. Kinematic constraints and requirements of a continues, repetitive and symmetrical locomotion have been driven and satisfied during optimization. The results have been shown that optimization of the sole shape and hip trajectory has great effects on the cost function هندسه‌ ناحیه‌ تماس اندام حرکتی‌ تحتانی‌ با زمین‌ اهمیت‌ قابل‌ توجهی‌ در مشخصه‌های سیکل‌ راهرفتن‌ دارد. در پژوهش‌<strong> </strong>حاضر، طراحی‌ و تحلیل‌ منحنی‌ محدب کف‌ پا در سیکل‌ راه رفتن‌ با هدف دستیابی‌ به‌ کمینه‌ انرژی مصرفی‌ در راهرفتن‌ 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 راهرفتن‌ 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. https://mej.aut.ac.ir/article_3621_c5b270a763686e776039618cc709f3a6.pdf