9022

كنترل منيپوالتور انعطاف پذير تك لينكي دوراني-كشويي به همراه تست عملي

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1402

دكتر حبيب نژاد كورايم

1402/12/22

مهندسي مكانيك

Control of a Single-Link Rotational-Prismatic Flexible Manipulator with Implementation

در علم رباتيك، سيستم‌هاي رباتي كه از لينك‌هاي انعطاف‌پذير تشكيل شده‌اند، مورد توجه بسياري قرار گرفته‌اند. زيرا اين لينك‌ها با كاهش مصرف انرژي و وزن ربات، امكان حمل و جابجايي بار‌هاي مكانيكي را فراهم مي‌كنند. اما اين انعطاف‌پذيري نيز مشكلاتي را به همراه دارد. يكي از اين مشكلات، ايجاد درجات آزادي اضافي در سيستم است كه باعث محدوديت‌هايي در كارايي ربات مي‌شود. به طور مثال، ربات داراي توانايي كمتري در حمل باري مي‌باشد و علاوه بر اين به واسطه وجود انعطاف‌پذيري در لينك‌ها، نيازمند در نظر گرفتن جزئيات بيشتري در فرآيند مدل‌سازي و كنترل مي‌باشد. در اين پژوهش، ما يك مدل ديناميكي براي يك بازوي رباتي با لينك‌هاي انعطاف‌پذير ارائه مي‌دهيم كه از مفاصل كشويي و دوراني استفاده مي‌كند. اين مفاصل باعث مي‌شوند كه طول لينك‌ها تغيير كند و معادلات ديناميكي سيستم متغير بر حسب زمان شوند. در ابتدا معادلات ديناميكي ربات استخراج گرديده و در محيط نرم‌افزاري، شبيه‌سازي و صحت‌سنجي مي‌شود. در ادامه به كنترل ربات پرداخته مي‌شود. كنترل ربات با لينك‌هاي انعطاف‌پذير نيز با چالش‌هاي بسياري همراه مي‌باشد. در اين بخش، در گام اول از منطق فازي براي تنظيم پارامتر‌هاي كنترل‌كننده PID استفاده مي‌شود. اين كار باعث بهبود عملكرد فرآيند كنترل ربات مي‌شود. با اين حال، استفاده از منطق فازي نيز خود با چالش‌هايي همراه مي‌باشد. براي مثال، براي تعيين قوانين فازي مناسب، نياز به داشتن اطلاعات كافي از سيستم تحت كنترل است كه در سيستم‌هاي پيچيده مانند اين ربات، معمولاً در دسترس نمي‌باشد. بنابراين ما در گام بعدي از روش‌هايي استفاده مي‌كنيم كه به داده وابسته هستند و از مدل‌سازي سيستم مستقل مي‌باشند. در اين راستا، يك كنترل‌كننده مبتني بر يادگيري تقويتي طراحي گرديده‌است كه مي‌تواند چالش‌هاي ذكر شده را رفع كند و سيستم را به صورت بهينه كنترل كند. در بخش طراحي كنترل‌كننده مبتني بر يادگيري تقويتي، با استفاده از رويكرد‌هاي متفاوت و تركيب روش‌هاي كنترل كلاسيك با الگوريتم‌هاي يادگيري تقويتي، كنترل‌كننده‌هاي مختلفي را معرفي مي‌كنيم كه نتايج آن‌ها در اين پروژه شرح داده شده‌است. در گام آخر، كنترل‌كننده PID بر روي سيستم واقعي موجود در آزمايشگاه پياده‌سازي مي‌شود و نتايج آن به همراه جزئيات مربوط به مكاترونيك ربات شرح داده مي‌شود.

منيپولاتور انعطاف پذير , كنترل كننده PID , كنترل كننده فازي , يادگيري تقويتي