19204

۱۹۲۰۴

طراحي و پياده سازي سيستم هاي الكترونيكي، فيلتر، مشاهده گر حالت و نرم افزار براي ربات انعطاف پذير دوراني كشويي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكاترونيك

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۲/۲۴

دكتر محرم حبيب نژاد كواريم

مكانيك

هدف كلي اين پايان¬نامه ساخت ربات انعطاف¬پذير جهت آزمايش و ارزيابي مدل¬هاي ديناميكي توسعه داده شده براي ربات¬هاي انعطاف¬پذير مي¬باشد. از اينرو، در اين ربات انعطاف¬پذير حركت مفصل¬هاي ربات و ارتعاشات لينك انعطاف¬پذير نصب شده بر روي آن با دقت بسيار بالايي ثبت مي¬شود. در طراحي ربات انعطاف¬پذير دوراني كشويي، از سروو موتورهاي جريان مستقيم استفاده مي¬شود. انتخاب اين موتورها با توجه به بار وارد آمده بر روي آنان و پيش¬بيني افزايش اين بار در آينده مي¬باشد. استفاده از اين موتور¬ها سبب مي¬گردد تا بتوانيم گشتاورهاي دقيق در مفاصل اعمال و خروجي¬هاي مربوطه را بررسي كنيم. براي سنجش ارتعاشات و تغيير فرم لينك انعطاف¬پذير نصب¬شده بر روي ربات از سنسورهاي استرين¬گيج استفاده مي¬شود و جهت بررسي دقيق داده¬هاي مربوط به سنسورهاي استرين¬گيج، يك مدار الكترونيكي طراحي مي¬گردد. اين مدار علاوه بر تقويت سيگنال¬هاي سنسورهاي استرين¬گيج، سبب جابه¬جايي اين سيگنال¬ها و فراهم آمدن امكان بررسي تغيير فرم در هر دو جهت مي¬شود. بعد از بدست¬آمدن اطلاعات مربوط به سنسورهاي استرين¬گيج و همچنين داده¬هاي مربوط به موقعيت با استفاده از سنسورهاي انكودر، اين اطلاعات دچار عيب¬هايي از جمله پرش داده¬ مي¬باشند. جهت رفع اين مشكل در سيگنال¬هاي استخراج شده از سنسورهاي استرين¬گيج، از فيلتر¬هاي پاسخ ضربه¬ي محدود و پاسخ ضربه¬ي نامحدود استفاده مي-شود. طبق نتايج بدست¬آمده، استفاده از اين فيلترها كمك شاياني به رفع نواقص موجود در سيگنال¬هاي آنالوگ مي¬كند. همچنين، استفاده¬ي مستقيم از داده¬هاي سنسور¬هاي انكودر جهت بررسي ميزان حركت سبب بروز مشكلاتي مي¬شود. از اينرو،¬ از مشاهده¬گر كالمن توسعه داده شده جهت اصلاح داده¬هاي مربوط به موقعيت ربات استفاده مي¬گردد. با استفاده از اين مشاهده¬گر نياز به مشتق¬گيري از داده¬ها از بين مي¬رود و پرش¬هاي ناشي از دقت ارسال داده از مدار به نرم¬افزار جبران مي¬شود. همچنين، مدا¬ر الكترونيكي ديگري جهت كنترل سيستم و ارتباط با كامپيوتر طراحي مي¬شود. پردازش داده در اين مدار بدون استفاده از هيچ گونه كتابخانه¬اي صورت مي¬پذيرد و اين مسئله سبب افزايش سرعت چندين برابري مدار مي¬شود. در انتها، كنترل¬كننده¬هاي تناسبي¬مشتقي، تناسبي¬مشتقي¬انتگرالي و فازي جهت كنترل سيستم طراحي مي-شوند و نتايج حاصله از آزمايش¬هاي ربات انعطاف¬پذير با مدل ديناميكي توسعه داده شده براي اين ربات مقايسه مي¬شود.

1397/03/27

Designing and Implementing of Electronic Systems, Filter, State Observer and Software Design for Revolute-Prismatic Elastic Manipulators

6/17/2018 12:00:00 AM

The main goal of this thesis is to build an elastic robot for evaluating the dynamic models which are developed for elastic robots. So, in this elastic robot the movements of joints and vibrations of elastic link are precisely recorded. Through design process of the revolute prismatic elastic robot, AC servo motors are used. These motors are chosen based on the loads which are exerted on them and the expected increases in the loads for the future. By using these motors, precise torques can be applied to the joints and the system outputs can be studied. To record vibration and deflection of the elastic link which is installed on the robot, strain gauge sensors are used and an electronic board is designed for precise monitoring of the strain gauges data. This electronic board magnify the analog signals and then make a shift on each signal. So, deflections in both directions can be tracked. After recording strain gauges' and encoders’ data, these data contain some errors. To solve these errors in analog signals which are extracted from strain gauge sensors, finite impulse response and infinite impulse response are used. According to the results, using these filters make effective improvements in the extracted data. Also, using the encoders directly to study the movements of the robot can lead to several problems. So, extended kalman filter is used to correct the robot's position data. By using this observer there is no need to calculate differential on the data and the data errors are solved. Through this thesis, another electronic board is designed to control the system and communicate with the computer. Data processing through this electronic board is done without any library, so, the process speed is increased. At the end of this thesis PD, PID and fuzzy controllers are designed for this system and the result of two dynamic tests are evaluated by the dynamic model which is developed for this elastic robot.