Σχεδίαση και ανάπτυξη ρομποτικής άρθρωσης για την προσομοίωση της ανθρώπινης κίνησης περπατήματος

Απλή σελίδα τεκμηρίου
dc.contributor.advisorΠολυγερινός, Παναγιώτηςel
dc.contributor.advisorPolygerinos, Panagiotisen
dc.contributor.authorΞενίδης, Απόστολοςel
dc.contributor.authorXenidis, Apostolosen
dc.date.accessioned2025-10-02T11:22:16Z
dc.date.available2025-10-02T11:22:16Z
dc.date.issued2025-10-02
dc.description.abstractΗ παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τη σχεδίαση, ανάπτυξη, κατασκευή και ανάλυση μιας ρομποτικής άρθρωσης που προσομοιώνει την ανθρώπινη κίνηση βάδισης. Η εξέλιξη της ρομποτικής τεχνολογίας είχε πάντα την προσοχή και το ενδιαφέρον του κόσμου όσον αναφορά την κίνηση του ανθρώπου, καθώς βρίσκουν εφαρμογή σε ανθρωποειδή ρομπότ, εξωσκελετούς υποστήριξης και ιατρικές διατάξεις αποκατάστασης. Η αποτελεσματική προσομοίωση του φυσικού βαδίσματος αποτελεί πρόκληση λόγω της πολυπλοκότητας των βιολογικών αρθρώσεων και των αλληλεπιδράσεών τους με το περιβάλλον. Στόχος της μελέτης είναι η ανάπτυξη μιας βιομηχανικής άρθρωσης που συνδυάζει προηγμένες κινηματικές και δυναμικές αρχές με βιομιμητικές στρατηγικές σχεδίασης. Η ανάλυση περιλαμβάνει τον μηχανικό σχεδιασμό της άρθρωσης, τη βελτιστοποίηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της, καθώς και την επιλογή κατάλληλων υλικών που διασφαλίζουν αντοχή, χαμηλό βάρος και ομαλή λειτουργία. Παράλληλα, εφαρμόζονται προηγμένες μέθοδοι ελέγχου, όπως PID και προσαρμοστικοί αλγόριθμοι, που σε συνδυασμό με αισθητήρες και μικροελεγκτές (Esp32, Encoders, IMU) επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση της κίνησης, λαμβάνοντας υπόψη εξωτερικές διαταραχές και μεταβαλλόμενες συνθήκες. Η μεθοδολογία της εργασίας περιλαμβάνει τη θεωρητική ανάλυση της κίνησης της άρθρωσης, τη δημιουργία προσομοιώσεων για την αξιολόγηση της κινηματικής και δυναμικής της συμπεριφοράς, καθώς και την κατασκευή ενός φυσικού πρωτοτύπου. Οι πειραματικές δοκιμές θα επικεντρωθούν στη σύγκριση της κίνησης του ρομποτικού βραχίονα με αυτήν μιας ανθρώπινης άρθρωσης, αξιολογώντας παραμέτρους όπως η ομαλότητα, η σταθερότητα και η ενεργειακή απόδοση. Η καινοτομία της συγκεκριμένης μελέτης έγκειται στη βελτίωση του ελέγχου και της κινηματικής συμπεριφοράς της ρομποτικής άρθρωσης, επιτρέποντας την ανάπτυξη μηχανισμών που μπορούν να ενσωματωθούν σε προχωρημένα μηχατρονικά συστήματα καθώς και ως πειραματικό μοντέλο προσομοίωσης. Τα αποτελέσματα της έρευνας αναμένεται να δείξουν ότι μια καλά σχεδιασμένη άρθρωση, με κατάλληλη δυναμική και έξυπνη ελεγκτική στρατηγική, μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη φυσικότητα της ρομποτικής βάδισης καθώς και να βοηθήσει σε τυχόν πειράματα που ενδέχεται να χρειάζονται έναν τέτοιο μηχανισμό. Μέσω αυτής της εργασίας, επιδιώκεται η συμβολή στην εξέλιξη της ρομποτικής τεχνολογίας, διευρύνοντας τις δυνατότητες ανάπτυξης ρομποτικών συστημάτων που προσομοιώνουν με ακρίβεια την ανθρώπινη κίνηση.el
dc.description.abstractThis thesis concerns the design, development, construction and analysis of a robotic joint that simulates human walking motion. The evolution of robotic technology has always had the attention and interest of the world regarding human movement, as they find application in humanoid robots, exoskeletons and medical rehabilitation devices. Effective simulation of natural walking is a challenge due to the complexity of biological joints and their interactions with the environment. The aim of the study is to develop a joint that combines advanced kinematic and dynamic principles with biomimetic design strategies. The analysis includes the mechanical design of the joint, the optimization of its geometric characteristics, as well as the selection of appropriate materials that ensure strength, low weight and smooth operation. At the same time, advanced control methods are applied, such as PID and adaptive algorithms, which in combination with sensors and microcontrollers (Esp32, Encoders, IMU) allow for precise regulation of the movement, considering external disturbances and changing conditions. The methodology of the work includes the theoretical analysis of the joint movement, the creation of simulations to evaluate its kinematic and dynamic behavior, as well as the construction of a physical prototype. Experimental tests will focus on comparing the movement of the robotic arm with that of a human joint, evaluating parameters such as smoothness, stability and energy efficiency. The innovative element of this study lies in the improvement of the control and kinematic behavior of the robotic joint, allowing the development of mechanisms that can be integrated into advanced mechatronic systems as well as an experimental simulation model. The results of the research are expected to show that a well-designed joint, with appropriate dynamics and intelligent control strategy, can significantly improve the naturalness of robotic walking as well as help in any experiments that may require such a mechanism. Through this work, the contribution to the evolution of robotic technology is sought, expanding the possibilities of developing robotic systems that accurately simulate human movement.en
dc.identifier.urihttps://apothesis.hmu.gr/handle/123456789/11429
dc.language.isoel
dc.publisherΕΛΜΕΠΑ, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United Statesen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
dc.subjectΡομποτική άρθρωση
dc.subjectΠροσομοίωση
dc.subjectΒάδιση
dc.subjectRobotic joint
dc.subjectSimulation
dc.subjectWalking
dc.titleΣχεδίαση και ανάπτυξη ρομποτικής άρθρωσης για την προσομοίωση της ανθρώπινης κίνησης περπατήματοςel
dc.titleDesign and development of a robotic joint for simulating human walking motionen
dc.typeΠτυχιακή Εργασία
heal.academicPublisherIDΕΛΜΕΠΑ Ελληνικό Μεσογειακό Πανεπιστήμιο
Αρχεία
Πρωτότυπος φάκελος/πακέτο
Τώρα δείχνει 1 - 1 of 1
Μικρογραφία εικόνας
Ονομα:
XenidisApostolos2025.pdf
Μέγεθος:
31.62 MB
Μορφότυπο:
Adobe Portable Document Format
Λήψη
Φάκελος/Πακέτο αδειών
Τώρα δείχνει 1 - 1 of 1
Δεν υπάρχει διαθέσιμη μικρογραφία
Ονομα:
license.txt
Μέγεθος:
2.17 KB
Μορφότυπο:
Item-specific license agreed upon to submission
Περιγραφή:
Λήψη
Συλλογές
Πτυχιακές εργασίες / Bachelor Theses