20664

۲۰۶۶۴

كنترل حركت يك ماه نورد شش چرخ در گذر و عبور از موانع با در نظر گرفتن مكانيك خاك

كارشناسي ارشد

طراحي سيستم هاي ديناميكي

1394-139۷

۱۳۹۷/۰۸/۲۸

دكتر جواد مرزبان راد - دكتر بهروز مشهدي

خودرو

تمامي‌كاوشگرهاي ارسالي به كرات منظومه شمسي اعم از مسيرياب، آزمايشگاهي و تحقيقاتي ‌به‌منظور حركت در محيط‌ هاي ناهموار با سرعت‌هاي پايين طراحي شده‌اند. مهندسين ناسا تدابيري در راستاي ارتقاي مانع‌روي و مانورپذيري اين نوع از ربات‌ها‌‌‌ انديشيده‌‌اند كه عبارتند از: به كارگيري مكانيزم راكر-‌بوژي، چرخ‌هاي صلب، 6 چرخ محرك و 4 چرخ فرمان‌پذير. بنابراين تاكنون هيچ گونه از ربات‌هاي راكر-‌بوژي، قادر به طي كردن تمامي‌موانع موجود در مسير نبوده‌‌‌اند. با توجه به محدوديت‌هاي ديناميكي هر نوع مكانيزمي، مي‌توان موانع را به دو دسته عبورپذير و غيرقابل عبور طبقه‌بندي كرد كه در صورت عبور از موانع دسته دوم، ربات واژگون شده و يا چرخ‌هاي آن به شدت آسيب مي‌بيند. از آنجاييي كه امكان تعمير قطعات آسيب ديده وجود ندارد بايد توسط كنترلر شرايطي محيا گردد كه ربات در صورت لزوم تنها موانع قابل عبور را رد كرده و با ‌‌فرمان‌گيري چرخ‌ها و يا ‌‌فرمان‌گيري ديفرانسيلي از كنار موانع غيرقابل عبور، گذر كند. اين پايان نامه به ‌‌‌مدل‌سازي، كنترل سرعت و مسير مطلوبِ يك ربات شش چرخ اختصاص دارد. مدل به كاررفته در اين پايان نامه مدلِ كاوشگر كنجكاوي(Curiosity Rover) است. ‌‌‌مدل‌سازي ربات توسط نرم‌افزارهاي SolidWorks و ADAMS /View انجام گرفته است. ‌به‌منظور كنترل مسير و سرعت ايده آل، موتورهاي سرِ چرخ، گشتاور ورودي خود را از كنترلر طراحي شده در MATLAB/Simulink مي‌گيرند. در فصل سومِ پايان نامه، در راستاي ارتقاي مدل ربات، تاثير محل اتصال راكر به بدنه تحقيق شد. در ابتداي فصل چهارم مدل سينماتيكي ربات كنجكاوي ارائه و صحه‌گذاري شده است سپس با استفاده از مدل سينماتيكي و مدل ديناميكي تك چرخ، كنترل مسير و سرعت به كمك يك كنترلر دو لايه بر پايه تئوري مود لغزشي انجام گرفته است. به منظور بررسي عملكرد كنترلر در كاهش خطاي تعقيب مسير و سرعت ايده‌آل؛ مقاله‌اي مشابه پياده‌سازي شده و مقادير خطاي تعقيب مسير مقايسه گرديد علاوه بر اين خطاي مسير و سرعت بدنه براي شرايطي ناپايدار كننده (افزايش سرعت بدنه و ارتفاع موانع و نيز نحوه فرمان گيري و عبور از ناهمواري ها) و خارج از استانداردهاي تعريف شده توسط مهندسين ناسا بررسي و تحليل گرديد. نتايج آناليز حساسيت صورت گرفته حاكي از عملكرد موثر كنترلر در كاهش خطاي تعقيب مسير و سرعت حتي در شرايط بحراني ست.

1398/03/29

Motion control of a six wheel lunar rover during passing and traversing by inclusion of terramechanics

11/19/2019 12:00:00 AM

All the rovers dispatched to the Solar System's planets, whether designed for routing, experimenting or investigating, in order to sustain on uneven grounds, are devised for low speeds movements. Improving traversability and mobility of the robot, NASA's engineers applied several ideas, which are employing the rocker-bogie mechanism, rigid wheels, six driving wheels, and four-wheel steering. Up to now, none of the rocker-bogie robots were able to traverse all types of obstacles. According to the dynamic limitations of different mechanisms obstacles are divided into two categories, traversable and non-traversable where if the robot traversed the latter one it would roll-over or its wheels would damage. Repairing and maintaining impaired items is not viable in outer-space. Therefore a controller is needed that could decide whether the obstacle is traversable or not; if the latter then by using differentiate steering it would avoid the obstacle. This thesis hovered around modeling and controlling path and speed Curiosity rover. SolidWorks and ADAMS/View were employed to model the robot. Co-simulation of the MATLAB/Simulink and ADAMS used to control the wheels' motors as well as speed and path of the rover. In the third section of the thesis, the effects of the rocker-joint position investigated. Kinematic and single wheel model, used in SMC, is enlarged in the fourth section. In the fifth section, compared results of the speed and path error with related research, and traversability of the robot in critical conditions (based on the speed of the rover, height of the obstacle and steering), show the effective performance of the proposed controller.