26990

شناسايي مدل ديناميكي بازوهاي مكانيكي و تخمين پارامترهاي اصطكاك بين بازو و مفصل به منظور كنترل و مدل¬سازي دقيق

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1397

1400/03/30

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم

مهندسي مكانيك

با پيشرفت علم رباتيك و نياز انسان به ربات‌هايي با دقت و سرعت بالاتر، بررسي عوامل كاهش دقت در اين سيستم‌ها مورد توجه بيشتري قرار گرفته شده است. يكي از عوامل دستيابي به دقت بالاتر در نظر گرفتن پديده‌هايي چون اصطكاك در مفاصل است، بنابراين ارائه يك مدل مناسب براي اين پديده و طراحي يك جبرانساز جهت جبران اثر آن، امري ضروري است. در اين پايان‌نامه ابتدا مقادير اتلاف گشتاور حاصل از پديده اصطكاك در مفاصل ربات شناسايي شده، سپس با در نظر گرفتن مدل اصطكاكي لوگره و به‌كارگيري روش تخمين پارامتر حداقل مربعات خطا‌ي غيرخطي ، مدل كاملي جهت مدلسازي اين پديده در سيستم ارائه گرديده است. همچنين به منظور بالاتر بردن سطح مطالعات، ابتدا مدل مدنظر ارتقا يافته و سپس با انتخاب روشي مناسب اثر اين پديده به كمك مدل ارائه شده در سيستم جبران شده است. در ادامه با به‌كارگيري كنترل‌كننده غيرخطي مود لغزشي كه كنترلي مقاوم در برابر عدم قطعيت‌هاي سيستم است، عملكرد الگوريتم طراحي شده در حالت كلي مدل اصطكاك مورد بررسي قرار داده شده است. نتايج حاصل برتري مدل شناسايي شده همراه با پارامترهاي متغير با زمان را نسبت به مدل داراي پارامترهاي ثابت نشان مي‌دهد، بدين صورت كه در حالت جبران اصطكاك به كمك دو مدل پارامتر متغير ارائه شده، خطا‌ي موقعيت نهايي پنجه نسبت به جبرانساز مبتني بر مدل پارامتر ثابت كمتر است. نهايتا مدل جديد و دقيق‌تري براي اين سيستم به نسبت مدل‌هاي ارائه شده قبلي شناسايي شده كه جايگزين مناسبي براي سيستم آزمايشگاهي موجود مي‌باشد تا در تحقيقات بعدي ابتدا الگوريتم‌ها بر مدل ارائه شده تست شده و سپس در صورت حاصل شدن نتايج مطلوب، بر روي سيستم آزمايشگاهي تست گردد. در نهايت نتايج حاصل از شبيه‌سازي‌ها بر روي بازوي آزمايشگاهي 6R تست شده است تا صحت نتايج و بهبود عملكرد سيستم با الگوريتم ارائه شده اثبات شود.

1401/06/14

Identifying the dynamic model of mechanical arms and estimating the friction parameters between the link and the joint for accurate control and modeling

6/20/2022 12:00:00 AM

With the advancement of robotics science and the human need for robots with higher accuracy and speed, the study of accuracy reduction factors in these systems has received more attention. One of the factors to achieve higher accuracy is to consider phenomena such as friction in the joints, so it is necessary to provide a suitable model for this phenomenon and the existence of a suitable compensator to compensate for its destructive effect. In this thesis, first, the values of torque loss due to friction phenomenon in robot joints are identified, then by considering the Lugre friction model and using the nonlinear least-squares parameter estimation method, a complete model for modeling this phenomenon in the system is presented. Also, to make the studies more efficient, the model in question has been upgraded and the effect of this phenomenon has been compensated by choosing the appropriate method with the help of the model presented in the system. Next, by using a nonlinear slip mode controller that is a robust control to possible uncertainties in the system, the performance of the designed algorithm in the general state of the friction model is investigated. The results show the advantage of the identified model with time-varying parameters over the model with constant parameters. Friction compensation by two variable parameter models is provided, reducing the final position error of the end effector relative to the target from 4.78 mm to 1.28 mm, while the constant parameter model compensator reduces this error to 1.37 mm. Finally, a new and more accurate model for this system has been identified compared to the previous models, which is a suitable alternative to the existing laboratory system. In future research, first the algorithms are tested on the proposed model and then on the laboratory system to be. As a result, this prevents damage to the system. Finally, the results of the simulations are tested on a 6R laboratory robot system to show the accuracy of the results and enhance the performance of the system with the proposed algorithm.

بازوي مكانيكي , كنترل‌كننده SMC , روش تخمين پارامترحداقل مربعات خطاي غيرخطي , مدل اصطكاك لوگره

Mechanical manipulator , SMC controller , Nonlinear least-squares error (NLS) Parameter estimation method , Lugre friction model

Parya Moradi

Prof. Moharam Habibnejad Korayem