طراحي و ساخت يك ربات چهارپا با يك درجه آزادي اضافي در كمر،در اين اختراع آورده شده‌است كه زمينه فني مربوط به آن مكانيك و رباتيك است. پارامترهاي حركتي ربات چهارپا به دليل ساختار فيزيكي غيرخطي آن به شدت تحت تاثير وزن و اينرسي ربات و طول لينك ها مي‌باشد بدين منظور انتخاب موتورهاي مناسب و جنس بدنه و نحوه‌ي جانمايي موتورها و ساير تجهيزات و اجزاي ربات بسيار حائز اهميت مي‌باشد. بنابراين طراحي اجزا و جانمايي موتورها و مفاصل و انتخاب تعداد درجه آزادي و نوع آن براي عملكرد مناسب ربات از چالش‌هاي حوزه‌ي طراحي مكانيكي محسوب مي‌شود. همچنين پرواضح است كه انتخاب جنس اجزاي ربات موجب كاهش وزن ربات مي‌شود كه مي‌تواند عملكرد ربات را بسيار بهبود بخشد. از طرفي ساخت اجزا و مفاصل و دقت ساخت و مونتاژ اجزا نيز در كنترل رفتار حركتي ربات بسيار تاثيرگذار است و تا جايي كه امكان دارد بايد صلبيت مكانيزم حفظ شود. شايان ذكر است كه در ربات‌هاي پادار استاتيكي سرعت ربات پايين بوده به طوري كه مي توان از اثرات اينرسي صرف‌نظر نمود. در حالي كه ربات‌هاي پادار ديناميكي داراي سرعت به مراتب بيشتري بوده و اثرات اينرسي ربات بايد در نظر گرفته شود. ساختار ربات چهارپاي الهام‌يافته از طبيعت مورد نظر در اين طرح به زيربخش‌هاي طراحي ، ديناميك و كنترل و الكترونيك تقسيم مي‌شود. تعداد درجه آزادي ربات، ميزان مانورپذيري ربات را افزايش مي دهد و از طرفي موجب پيچيدگي ديناميكي و كنترلي ربات مي‌شود به همين منظور ربات چهارپاي مورد نظر داراي 19 درجه آزادي (3 درجه در در هر پا، 6 درجه آزادي غيرفعال بدنه و درجه آزادي كمر ) مي باشد كه اين تعداد درجات آزادي همه ي مانورهاي حركتي مورد نياز ربات را برطرف مي سازد. درجات آزادي در هر پا به گونه‌اي تنظيم و طراحي شده است كه پايداري ربات در حين حركت حفظ شود و همچنين ربات بتواند حركت‌هاي مختلف را انجام دهد. درجه آزادي اضافي كمر ربات، مانورپذيري ربات را افزايش داده و ربات قادر به برداشتن گام‌هاي بلندتر با سرعت بيشتري است.

در اين گزارش به ارائه ي توضيحات \\" طراحي و ساخت پروتز دست بيورباتيكي به كمك مواد هوشمند\\" پرداخته خواهد شد كه براي ثبت اختراع در اداره كل مالكيت صنعتي ارائه گرديده است. هدف از اين طرح، توليد يك نمونه ربات نوين همانند پنجه ي دست انسان مي باشد كه بتواند با استفاده از فنرهاي داراي آلياژ حافظه‌دار و مواد هوشمند فعالسازي شده و انگشتان خود را باز و بسته كند. هدف از طراحي اين ربات، شباهت حداكثري به ظاهر طبيعي دست انسان و عملكرد مشابه دست انسان مي باشد. بدين منظور از يك طرح اوليه ي دست انسان به عنوان نمونه ي اوليه استفاده شده است. در مرحله ي بعد جزئيات مكانيزم مورد نظر بر روي طرح اوليه پياده سازي شده است. به طور نمونه، مفاصل و سوراخ هاي مطلوب براي عبور نخ و كش ها در نظر گرفته شده است. به منظور توليد هر چه دقيق تر ربات، از فناوري پرينت سه بعدي استفاده شده است. جنس استفاده شده در اين فناوري پلي لاكتيك اسيد (PLA) مي باشد كه داراي مقاومت مناسب براي تحمل نيروهاي اعمالي در ربات و همچنين ظاهر مناسب براي استفاده در اين ربات مي باشد. به منظور باز و بسته نمودن انگشتان ربات از فنرهاي داراي آلياژ حافظه دار و ساخته شده با مواد هوشمند استفاده شده است. اين فنرها قابليت تغيير طول در صورت تغيير دما را دارا بوده و مي توان با استفاده از عبور جريان الكتريكي مناسب تغيير طول مطلوب را ايجاد نمود. علت استفاده از اين مواد در ربات، كم حجم بودن و همچنين فعالسازي آسان بوده و مي توان از آنها به عنوان يك فعالساز مناسب در ربات استفاده نمود. از جمله نوآوري هاي اين ربات مي توان به شباهت بالاي ربات به دست طبيعي انسان، استفاده از فنرهاي آلياژ حافظه دار به عنوان عملگر توليد با دقت بالا توسط فناوري پرينت سه بعدي اشاره نمود. از جمله مصارف اين ربات مي توان به صنايع پزشكي به عنوان پروتز دست مصنوعي براي معلولان و بيماران قطع نخاع اشاره نمود. همچنين از اين نمونه ربات مي توان در محيطهاي خطرناك و آلوده ي صنعتي استفاده نمود.

1. طراحي، ساخت و هوشمندسازي ربات انسان نما با ابعاد و وزن نزديك به انسان، كه قابليت انجام رفتارهاي دقيق و نرم مشابه رفتارهاي انساني را داشته باشد هدف اصلي پروژه سورنا مي باشد. سورنا 2 قادر است همانند يك انسان ولي با سرعتي آهسته تر و با تركيبي از حركات دست، سر و يا گام بردارد. سورنا داراي وزن 45 كيلوگرم و قد 145 سانتي متر است. سورنا داراي 22 درجه آزادي شامل 12 درجه در پاها، 8 درجه در دست ها و 2 درجه در سر است. مشخصات سورنا 2 عبارتند از: ديناميك غير خطي، اينرسي بالا و حفظ تعادل و پايداري ضمن حركت و تغييرات پيكربندي سورنا 2، مباحث سخت افزاري و نرم افزاري پيچيده اي را مطرح مي سازند اين چالش ها، در طراحي، ساخت و كنترل ربات انسان نما با ابعاد بزرگ و وزن زياد (مشابه انسان)، منجر به استفاده از فناوري هاي نوين و منحصر به فرد در سورنا 2 گرديد. طراحي مكانيكي بدنه ي سورنا 2 به گونه اي صورت گرفته است كه بيشترين درجات ازادي قسمت هاي مختلف بدن تأمين گردد. جهت تأمين حركت روان، با دقت بالا و بدون لقي مفاصل ، از هارمونيك درايو استفاده شده است. علاوه بر تأمين پايداري به صورت ديناميكي، از سنسورهاي فشار در كف پا نيز بدين منظور استفاده گرديده است.

هدف از اين پروژه طراحي و ساخت گونه اي متفاوت از سامانه هاي بدون سرنشين (Unman ned Aerial Vehicle UAV) است كه از نظر اندازه بسيار كوچك بوده و با سرعت هاي پيشروي متوسط حركت مي كنند. اين نوع هواپيماها را، ريزپرنده (Micro Aerial Vehicle MAV) مي نامند. ريزپرندهن ها (MAVs) با عرض بال كمتر از 15cm و محدوده سرعت پرواز 60kphو-30 از موارد جالب براي كاربردهاي نظامي و تجاري است. البته اين تعريف نسبي بوده و گاها سايزهاي بزرگتر را نيز در اين رده محسوب مي كنند. دو ويژگي برجسته در مورد پرواز MAV عبارتند از عدد رينولدز پايين _(105-104) كه منجر به شرايط آيروديناميكي نامطلوبي براي پرواز كنترل شده مي شود و ابعاد فيزيكي كوچك كه ويژگي هاي مقياسي چون استحكام ساختار بدنه، كاهش سرعت واماندگي، و اينرسي پايين را باعث مي شود. مدل پرواز اين سازه مانند سنجاقك مي باشد و با كمك زاويه حمله نسبتا بزرگتري مي تواند نيروي برا (lift) را تأمين كند. در اين سازه با توجه به محدوديت وزني از آلياژهاي حافظه دار كه يكي از مواد هوشمند هستند استفاده شده است تا كنترل پرواز ميسر باشد. درواقع وضعيت دم اين سازه با كمك دو مجموعه سيم از جنس آلياژ حافظه دار كنترل مي شود.