بهینه سازی الگوی فعال سازی مدل اسکلتی عضلانی در شبیه سازی پرش عمودی توسط الگوریتم ژنتیک

برای شبیه سازی حرکت های بدن همانند پرش عمودی با استفاده از مدل های دینامیک مستقیم، می توان از تئوری های کنترل بهینه استفاده کرد. در سال های اخیر روش های مدرن همانند ازدحام ذرات، رقابت استعماری و الگوریتم ژنتیک برای حل مسائل بهینه سازی مطرح شده است که از رفتارهای حیوانات و پدیده های طبیعی الهام گرفته شده اند. در این تحقیق برای شبیه سازی پرش عمودی از یک مدل چهار لینکی صلب که شامل پا، ساق، ران و بخش چهارم شامل تنه، گردن و دستان می باشد، استفاده شد و تمامی مفاصل آن نیز لولایی و ایده آل در نظر گرفته شد. برای به حرکت در آوردن مدل و ایجاد گشتاور در مفاصل، بیست عضله موثر در حرکت پرش عمودی شبیه سازی شدند. همچنین برای شبیه سازی نیروی عکس العمل زمین از یک المان دمپر- فنر در کف پا استفاده شد و برای جلوگیری از حرکت مفاصل خارج از دامنه حرکتی، لیگامنت ها نیز در مفاصل لحاظ شدند. از الگوریتم ژنتیک نیز برای تولید بهترین تحریک عصبی در جهت دستیابی به حداکثر ارتفاع پرش استفاده شد و تحریکات عضلانی تولید شده به ضریب فعال سازی عضلات تبدیل گردید. ضرایب بدست آمده نیز برای تولید نیرو به مدل عضلات اعمال شدند. همچنین تابع معیار حداکثر ارتفاع پرش در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مرکز جرم مدل پس از 533 تکرار به ارتفاع 67/121 سانتیمتری رسیده است. البته به نظر می رسد با بهبود پارامترهای این الگوریتم و ترکیب الگوریتم های هوشمند بتوان به الگویی کامل تر دست یافت.