15802

15802

كنترل هوشمند از راه دور ربات افزونه جراحي با تأخير در كانال ارتباطي

كارشناسي ارشد

كنترل

اسفند ماه 1394

اسفند ماه 1394

دكتر محمد فرخي

برق

چكيده مطالعات بر روي ربات‌هاي فرمانده-فرمان‌بر از راه دور در صنايع مختلف ازجمله جراحي در چند دهه اخير بسيار مورد توجه محققان قرار گرفته است. در اين پايان‌نامه، از ربات‌هاي فرمانده-فرمان‌بر افزونه جهت افزايش انعطاف‌پذيري درحركت جراحي از راه دور استفاده شده ‌است كه مي‌تواند راه‌حلي مناسب براي گستردن فضاي كاري ربات باشد. ليكن با توجه به افزونگي بازوهاي ربات، امكان كنترل آن در فضاي دكارتي وجود نداشته و مي‌بايست مساله سينماتيك وارون (جهت نگاشت به فضاي مفصلي) حل‌گردد. از طرفي به دليل افزونگي، جوابي به فرم بسته‌ براي اين مساله وجود نداشته كه به اين منظور از شبكه‌هاي عصبي مصنوعي استفاده‌ شده است. پس از حل سينماتيك وارون، ساختار ساده كنترلي براي ربات افزونه جراحي از راه دور دوطرفه، پايداري سيستم حلقه- بسته، تطابق كامل را تضمين مي‌كند، ارائه مي‌شود. در اين ساختار، دو كنترل‌كننده محلي طراحي مي‌شوند كه «كنترل‌كننده محلي سيستم فرمانده» و «كنترل‌كننده محلي سيستم فرمان‌بر» ناميده مي‌شوند و به‌صورت مجزا قابل طراحي مي‌باشند. كنترل‌كننده محلي سيستم فرمان‌بر تضمين رديابي موقعيت را بر عهده داشته و كنترل‌كننده محلي سيستم فرمانده علاوه بر تضمين پايداري سيستم حلقه- بسته، رديابي نيرو را نيز تضمين مي‌كند. در ابتدا از كنترل‌كننده PD براي ربات¬هاي فرمانده و فرمان‌بر استفاده شد و در ادامه براي بهبود عملكرد از كنترل‌كننده مبتني بر روش هوشمند (فازي-PD) براي ربات فرمان‌بر استفاده شد. به‌منظور تخمين زمان تأخير متغير با زمان، از الگوريتم شناسايي مبتني بر روش‌هاي هوشمند استفاده ‌شده است. در ادامه، براي جبران تأخير، كنترل‌كننده فرمان‌بر در مسير كنترل‌كننده ربات فرمانده ساده‌سازي و استفاده شد. مقاوم بودن سيستم حلقه-بسته، عدم قطعيت در پارامترهاي سيستم و عملكرد آن در مقابل نويز اندازه‌گيري نيز مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌منظور بررسي پايداري ساختار پيشنهادي از روش لياپانوف بهره‌گرفته شده است. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان ‌مي‌دهد كه ساختار پيشنهادي داراي عملكرد مناسبي براي ربات‌هاي جراحي از راه دور دوطرفه در مقايسه با روش‌هاي موجود است. واژه‌هاي كليدي: جراحي از راه دور، ربات فرمانده، ربات فرمان‌بر، كنترل‌كننده فازي-PD‌، جبران تأخير، شبكه‌هاي عصبي، تاخير متغير با زمان