شماره ركورد
30073
پديد آورنده
ايمان خواجه تبار سماكوش
عنوان
مدلسازي و شبيهسازي ربات چرخدار-راهرونده در محيط ادمز و كنترل ربات به منظور حركت روي ناهمواري نامشخص
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/4/26
استاد راهنما
محرم حبيب نژاد كورايم
دانشكده
مكانيك
چكيده
رباتهاي چرخ دار -راه رونده امروزه كاربردهاي فراواني پيدا كردهاند. اين رباتها در ابتداي پيدايش داراي سيستم حركتي بسيار ساده بودند و به تدريج با پيشرفت به رباتهايي با سيستمهاي حركتي پيشرفته تر تبديل شدند به مرور زمان تعداد چرخهاي اين ربات ها افزايش پيدا كردند. در ابتدا مكانيزمهاي حركتي رباتها تنها شامل چهار يا سه چرخ بود سپس تعداد چرخها افزايش پيدا كردند و بعد از آن پاها اضافه شدند و در سيستمهاي امروزي مفاصل زانو نيز به رباتها اضافه شد. اضافه شدن مفاصل باعث افزايش درجات آزادي ربات ميشود و مانور پذيري و دسترسي پذيري آن را افزايش مي دهد رباتهاي اوليه داراي سيستم حركتي غيرفعال بودند به اين معنا كه با توجه به محيط و موانع موجود سيستم حركتي ربات هيچ تغييري نميكرد اما امروزه سيستمهاي حركتي رباتها فعال شدهاند و با توجه به شرايط محيط بهترين حالت را براي عبور از موانع پيدا ميكنند. اين قابليتها ربات چرخ دار- راه رونده را به بهترين گزينه براي همكاري با انسان يا حتي جايگزيني انسان بدل كرده تا بتواند در كارها سرعت ، دقت و امنيت را بالا ببرد .همه ي اين موارد باعث گران قيمت شدن و وقت گير شدن ساخت رباتها شده است و محقق يا سازنده رباتها ديگر فرصت آزمون و خطا را ندارد تا به طراحي مطلوب و بهينه برسند پس بيش از پيش نياز به يك شبيه ساز براي ربات حس ميشود يكي از اين نرمافزارها ادمز است . با ادمز ميتوان ربات را در انواع محيطها شبيهسازي كرد و خروجيهاي مورد نظر را استخراج نمود .ادمز قابليت اتصال به انواع نرمافزارهاي محاسباتي و كنترلي نظير متلب را دارد. در اين پاياننامه در ابتدا يك مدل ساده از ربات چرخ دار –راهرونده در ساليدورك طراحي شد و مدل طراحي شده به ادمز انتقال داده شد. مدلسازي ربات در ادمر به دو صورت ديناميكي و سينماتيكي انجام شد و صحتسنجي مدل ايجاد شده در ادمز با معادلات و تست عملي مورد ارزيابي قرار گرفت و درستي مدلسازي ادمز تاييد شد سپس مدل ادمز براي اعمال كنترلر ديناميكي و سينماتيكي بر روي آن آماده سازي شد. كنترلر ربات در دو حالت سينماتيكي و ديناميكي انجام شد كنترلر سينماتيكي استفاده شده از نوع كنترلر تعيين بهره PID با سيستم فازي است و كنترلر ديناميكي از نوع كنترلر SMC با سطح لغزش PID است. بررسي عملكرد كنترلرها مورد ارزيابي قرار گرفت و مشاهده شد هر رو كنترلر توانايي كنترلر ربات را دارد. محيطهاي كاري رباتها در حالت كلي داراي ناهمواريهايي است كه ربات به ناچار با آن مواجه است به همين دليل رباتي كه بخواهد در بين انسانها استفاده شود بايد بتواند موانع و ناهمواريهاي پيشرويش را پشت سر بگذارد. ويژگي بارز ربات چرخدار-راهرونده قابليت عبور از ناهمواريها است به همين جهت عملكرد كنترلرهاي پيشنهادي در مواجهه با زمينهاي ناهموار ناشناخته مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده شد كنترلرها عملكرد بسيار مطلوبي در اين باره دارند. در نهايت كنترلر سينماتيكي ربات در محيط واقعي تست شد و نتايج حاكي از عملكرد مناسب كنترلر است.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/08/28
عنوان به انگليسي
Modeling and simulation of a wheeled-leg robot in ADAMS software, and controlling the robot for movement on uncertain terrain
تاريخ بهره برداري
7/16/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
ايمان خواجه تبارسماكوش
چكيده به لاتين
Wheeled robots have gained significant traction in various applications. They have evolved into more advanced robots with sophisticated locomotion mechanisms from their early simplistic motion systems. Over time, the number of wheels on these robots has increased. Initially, the motion mechanisms consisted of only four or three wheels, but the number of wheels grew, followed by the addition of legs. In modern systems, knee joints have also been incorporated into the robots. Including joints increases the robot's degrees of freedom, enhancing maneuverability and accessibility. Early wheeled robots had passive motion systems, meaning that their motion systems did not adapt to the environment or obstacles. However, modern wheeled robots now possess active motion systems that can dynamically respond to the surrounding conditions to find the optimal path for overcoming obstacles. These capabilities make wheeled robots ideal for collaboration with humans or even as human substitutes, enabling faster, more precise, and safer task execution. The advancements in wheeled robots have led to increased costs and time-consuming construction. Researchers and robot manufacturers no longer have the luxury of trial and error to achieve desired and optimized designs. Therefore, there is a growing need for simulation software to model robot behavior. One such software is "ADMS." ADMS enables the simulation of robots in various environments and facilitates the extraction of desired outputs. Moreover, ADMS can interface with computational and control software such as MATLAB. In this thesis, a simplified model of a wheeled robot was designed using SolidWorks, and the model was then transferred to ADMS. The robot was modeled in ADMS in both dynamic and kinematic forms. The accuracy of the created ADMS model was evaluated through equations and practical tests, confirming its correctness. Subsequently, the ADMS model was prepared to implement dynamic and kinematic controllers. The robot controllers were implemented in both kinematic and dynamic modes. The kinematic controller utilized a PID-based fuzzy controller, while the dynamic controller employed an SMC (Sliding Mode Control) with a PID sliding surface. The performance of these controllers was evaluated, demonstrating their capability to control the robot effectively. In general, robots operate in environments that contain inevitable obstacles. Therefore, a robot intended for use among humans must be able to overcome obstacles and traverse uneven terrain. Wheeled robots excel in traversing rough terrains. Consequently, the proposed controllers' performance was examined when faced with unknown rough terrains, revealing highly desirable results. Lastly, the kinematic controller of the robot was tested in a real environment, and the results indicated its satisfactory performance. Overall, wheeled robots offer great potential in various applications, providing improved speed, accuracy, and safety. With simulation software like ADMS, researchers and manufacturers can efficiently design, model, and control wheeled robots. These advancements contribute to developing more capable robotic systems that navigate complex environments and collaborate effectively with humans.
كليدواژه هاي فارسي
ربات چرخدار راهرونده , مدلسازي ادمز , مدلسازي سينماتيكي و ديناميكي , كنترل در مسيرهاي ناهموار
كليدواژه هاي لاتين
Wheeled Mobile Robot , Adams Modeling , Kinematic and dynamic Modeling , Control in Uneven Terrain
Author
Iman Khajetabar Samakosh
SuperVisor
Moharram Habibnejad Korayem