16600

16600

كنترل فازي انگشتان دست ربات براي گرفتن اجسام كروي متحرك

كارشناسي ارشد

كنترل

پاييز 1395

دكتر محمد فرخي

برق

چكيده دست ربات به عنوان ابزاري براي كار با محيط نقش مهمي را در صنايع مختلف ايفا مي كند. از اين رو، برنامه ريزي و طراحي سازوكاري كه در آن انگشتان دست به طور مطلوب هدايت شوند امري حائز اهميت است. انگشتان ربات رفتاري كاملا غير خطي دارند و تحت تاثير عواملي چون اصطكاك، ويژگي هاي فيزيكي سازوكارهاي انتقال توان و تغيير جهت گيري دست، مدل سازي آن ها با دشواري هايي روبرو است. از اين رو، استفاده از كنترل كننده اي كه به طور مستقل از مدل عمل نمايد، بسيار سودمند است. در اين پايان نامه، از كنترل كننده فازي تاكاگي سوگنو كانگ (TSK) كه پارامترهاي قسمت تالي آن به وسيله قاعده اي به روز مي شوند، جهت كنترل نيرو و موقعيت انگشتان ربات براي گرفتن با دقت اجسام كروي سبك و نرم استفاده مي شود. بنابراين ابتدا جسم ساكن فرض شده و نيروهاي عمود بر سطح لازم براي ايجاد اصطكاك مقابله كننده با نيروي وزن محاسبه مي شود. سپس، عملكرد كنترل كننده مذكور در حفظ تعادل جسم با و بدون حضور عواملي چون نويز اندازه گيري نيرو، اغتشاش خارجي و اصطكاك مفصلي بررسي مي گردد. مقايسه نتايج به دست آمده از به كارگيري روش يادشده با نتايج حاصل از كنترل توسط روش كلاسيك و غيرتطبيقي گشتاور محاسباتي از برتري محسوس كنترل كننده فازي TSK تطبيقي در مقابله با عوامل ناخواسته حكايت دارد. در ادامه، به مساله گرفتن توپ داراي حركت سقوط آزاد پرداخته مي شود. براي اين منظور، ابتدا مراحل گرفتن توپ در اين شرايط به سه مرحله نزديك شدن ، قفل شدن و نگاه داشتن تقسيم بندي مي شود. در مرحله اول، انگشتان ربات در مدت زمان معين و بر اساس مسير دكارتي از پيش تعيين¬شده به محل برخورد با جسم هدايت مي شوند. هم چنين، برنامه ريزي ها طوري صورت مي گيرد كه در مرحله قفل شدن، ضربه لازم براي توقف توپ اعمال شود. در نهايت، نيروهاي تماسي به مقدار لازم براي مقابله با نيروي وزن رسانده مي شوند. نتايج حاصل از به كارگيري كنترل كننده فازي تطبيقي به منظور انجام مراحل سه گانه يادشده، بر كارآمدي اين كنترل كننده اشاره دارد. كليد واژه: دست ربات، گرفتن با دقت، كنترل كننده فازي، گشتاور محاسباتي، نويز اندازه گيري، اغتشاش خارجي، اصطكاك مفصلي، نيروهاي تماسي

1395/11/23

1/1/1900 12:00:00 AM

Robotic hand, as a tool for working in environment, has important roles in various industries applications. Therefore, it would be beneficial to plan an​d design a mechanism amenable to control the robotic fingers. Since robotic fingers have completely nonlinear behavior an​d their modeling is associated with the difficulties arising from the factors such as friction, physical features of transmission mechanisms, an​d changes in hand’s orientation, adopting a model independent to the method of control will be useful. In this thesis, a Takagi-Sugeno-Kang (TSK) fuzzy controller, which adaptively updates its consequence parameters, is employed for position/force control of the fingertips grasping a light an​d soft spherical object with good precision. In the first step, it is assumed that the hand is stationary an​d the necessary normal contact forces that produce friction forces, which oppose the weight, were calculated. Afterward, the performance of the adaptive fuzzy TSK controller in maintaining the ball with an​d without the existence of force measurement noise, external disturbance, an​d joint friction were eva​luated. By comparing the simulation results of this controller with those obtained using conventional non-adaptive computed-torque controller, it was found that the adaptive fuzzy TSK method has a better performance in rejecting unwanted phenomena. The next section of this thesis is devoted to the problem of catching a falling ball. In this regard, the operations of moving fingers were classified as approaching, locking, an​d holding phases. In the first phase, the fingertips are guided to the contact point through a predetermined Cartesian path within a specific time. Moreover, the force optimization in the locking phase was planned in such a way that the essential impact is exerted on the ball to stop it from falling. In the last phase, the contact forces were set to the minimum oppsite weight of the ball. Finally, in the simulation section, it was shown that the adaptive fuzzy TSK controller is an efficient way for performing ball catching. Keywords: Robotic hand, Precise grasping, Fuzzy controller, Computed-torque method, Measurement noise, External disturbance, Joint friction, Contact force.