لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

در آینده استفاده از ربات های کاوشگر در سطوح ناهموار برای انجام کارهای سخت و بدون نیاز به نظارت انسان کاربردهای بسیار وسیعی خواهد داشت. بسیاری از الگوریتم های فعلی کنترل و طراحی مسیر، مشخصات ربات و محیط را در نظر نمی گیرند و لذا کارایی آنها در سطوح ناصاف محدود خواهد بود. بنابراین ناپایداری و حتی واژگونی این وسایل در چنین شرایطی دور از انتظار نیست. در این تحقیق بازیابی حرکت از حالت « واژگونی از بغل » یک بازوی مکانیکی ماهر با استفاده از اهرم بندی و سیستم بینایی ارایه شده است. برای کنترل عملیات بازیابی و رسیدن به یک حالت بهینه، الگوریتم ژنتیک و یک مدل شبه استاتیکی به کار گرفته شده است. معیار به کار گرفته شده برای بهینه سازی، توان مصرفی کاراندازهای بازوی مکانیکی است. طراحی مسیر حرکت مجری نهایی بر روی سطح در تعیین این معیار حایز اهمیت است. بدین منظور برای تخمین منحنی سطح ناهموار از یک سیستم برجسته سازی دو چشمی، روشی مشابه بینایی انسان و علم پردازش تصویر، استفاده می شود. در پایان نتایج حاصل از شبیه سازی، کارایی الگوریتم های به کار گرفته شده را نشان می دهند.

این مقاله شدت تراکم طیفی تغییر مکان نقطه انتهایی یک بازوی مکانیکی رباتی به تحریک اتفاقی پایه را مورد مطالعه قرار می دهد. معادلات دینامیکی برای یک بازوی مکانیکی رباتی تحت اثر تحریک اتفاقی پایه در راستای قایم با استفاده از روش لاگرانژ استخراج می شود. سپس معادلات بر حسب تغییر مکانهای کوچک در یک حالت ثابت شکل قرار گیری بازوها، خطی می شوند. حساسیت شدت تراکم طیفی نقطه انتهایی بر حسب شکل قرار گیری بازوها و ضریب استهلاک کننده مورد بررسی قرار می گیرد. در انتها نتایج حاصل از شبیه سازی برای یک بازوی مکانیکی دو عضوی صفحه ای تحت اثر تحریک اتفاقی پایه در راستای قایم ارایه می گردد.  

در این مقاله مساله کنترل بهینه زمانی برای حرکت نقطه به نقطه یک بازوی مکانیکی رباتی با مفاصل الاستیک، ورودیهای کنترلی محدود و قید تکانه در طول مسیر حرکت مطالعه می شود. ابتدا معادلات دینامیکی و قید تکانه برای یک بازوی با مفاصل الاستیک استخراج می شود. سپس معادله قید و معادلات حرکت در شکل فضای حالت با استفاده از روش اختلاف به جلو منفصل می گردد. بدین ترتیب مساله کنترل بهینه زمانی به صورت یک مساله بهینه سازی با پارامترهای محدود تبدیل می شود. از جعبه ابزار بهینه سازی MATLAB برای حل مساله بهینه سازی با قیود مساوی و نامساوی استفاده می شود. این روش باعث راحتتر شدن پیاده سازی و حل مساله کنترل بهینه زمانی با قید تکانه می گردد. روش ارایه شده برای یک بازوی مکانیکی یک عضوی با مفصل الاستیک پیاده سازی شده و برخی از نتایج ارایه گردیده است. نتایج حاصل نشان می دهد که حرکت یک بازوی مکانیکی رباتی در صورت وجود قید تکانه نرم تر بوده که این خود باعث کاهش ارتعاش مکانیکی و کاهش سایش در مفاصل می گردد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

بازوی مکانیکی نصب شده بر روی یک وسیله نقلیه را «بازوی مکانیکی ماهر متحرک» می نامند. یک بازوی مکانیکی ماهر متحرک با داشتن یک سیستم تعلیق مناسب می تواند بر روی سطوح ناهموار حرکت کرده و دارای فضای کاری نامحدودی باشد. هنگامی که وسیله نقلیه حرکت می کند. اگر بازوی مکانیکی ماهر وظایف محوله را انجام دهد، بازده زمان و انرژی مورد نیاز برای توقف و شروع به حرکت افزایش خواهد یافت. در این نوشتار یک بازوی مکانیکی سه درجه آزادی نصب شده بر روی یک وسیله نقلیه با سیستم تعلیق مورد بررسی قرار گرفته و معادلات سینماتیکی و دینامیکی آنها ارایه می شود. بازوی مکانیکی ماهر دارای سه اتصال مفصلی است که محور دوران اتصال اول عمود بر صفحه افق و محور دوران اتصال های دوم و سوم موازی با آن هستند، و وسیله نقلیه دارای یک درجه آزادی خطی و دو درجه آزادی دورانی است. در اینجا حالتی را در نظر گرفته ایم که مجری نهایی یک مسیر مطلوب را با سرعت ثابت طی می کند و همزمان وسیله نقلیه نیز با سرعت ثابت بر روی سطح ناهمواری حرکت می کند، نتایج شبیه سازی شده برای مسیر مطلوب خط راست ارایه شده است.

در این تحقیق روشی برای طراحی مسیر یک سیستم ربات پایه متحرک فضایی شامل پایه غیرهلونومیک و بازوی سه عضوی در حضور موانع ثابت و متحرک ارائه شده است. در اینجا از توابع پیوسته و هموار مانند توابع چندجمله ای به منظور مسیریابی ربات استفاده شده است. روش ارائه شده شامل به دست آوردن تاریخچه زمانی حرکت محرک های ربات می شود که تحت رفتار این محرک ها، ربات به پیکربندی نهایی خود می رسد. پایه به کار رفته در این تحقیق، پایه با رانش دیفرانسیلی است که از انواع پرکاربرد پایه هاست. بازوی مکانیکی واقع بر پایه نیز بازوی سه درجه آزادی فضایی است. ترکیب بازو و پایه باعث می شود که ربات در فضای کاری وسیع تری عمل کند. هر چند بررسی این نوع سیستم ها شامل بررسی مساله به نام افزونگی درجات آزادی می شود که به پیچیدگی مساله می افزاید، ولی افزونگی درجات آزادی در ربات، قابلیت های ویژه ای از نظر کاربردی برای آنها ایجاد می کند. در ربات های دارای افزونگی درجات آزادی در یک فضای کاری مشخص، مسیرهای متعددی برای ربات وجود دارد. یک راه برای انتخاب یک مسیر مناسب از بین مسیرهای ممکن، انتخاب یک اندیس مناسب و بهینه کردن آن است. نتایج عددی و نمودارها جهت طراحی مسیر بهینه برای یک مجموعه ربات پایه متحرک در حضور موانع با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک آورده شده است. موانع به کار رفته در مساله نیز فضایی بوده و موانع ثابت و متحرک را شامل می شود.

رباتیک برای کمک به توسعه صنایع و کاهش مصدومیت انسانی کاربرد فراوانی یافته و با تنظیم کنترل کننده برای دستیابی به سرعت و دقت مناسب می توان عملکرد این ربات ها و در نتیجه کاهش آمار مصدومیت ها را بهبود بخشید. تاکنون کنترل کننده ها اغلب از معادلات حاکم بر سینماتیک مستقیم و معکوس، با هدف کنترل موقعیت مجری نهایی بازو استفاده می کردند. حل دشوار معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس، خطا در حل معادلات، نبود محیط کاربرپسند، انعطاف ناپذیری در تصمیم گیری و حجم محاسبات از مشکلات سامانه های کنترلی موجود رباتیک است. در این مقاله، ربات بالابر توسط دو روش کنترلی کلاسیک و Fuzzy و با 4 درجه آزادی مدل شده که در آن چهار قسمت از بازو توسط کنترل کننده های PID، PD و PI بررسی شده و از Matlab-Simulink به عنوان ابزار برای آزمایش ویژگی های حرکتی ربات استفاده شده است. مشاهده شد که کنترل کننده PD با وجود نداشتن درصد بالازدگی، در اکثر موارد منجر به ایجاد خطای حالت ماندگار می شود. در حالی که، کنترل کننده PI در اکثر موارد زمان نشست مطلوبی ارائه می دهد ولی درصد بالازدگی بالاتری نسبت به PID دارد. در نهایت، نتایج نشان داد که کنترل کننده PID فازی پاسخ های بهتری نسبت به کنترل کننده PID کلاسیک و کنترل کننده های کلاسیک و فازی PI و PD ارائه می دهد.