طراحی، شبیه سازی و پیاده سازی روش کنترل ادمیتانس بر روی یک واسط هپتیکی

چکیده واسط هپتیکی وسیله ای است که حرکت و یا نیروهای اعمالی از سوی انسان را به عنوان ورودی دریافت کرده و می تواند حرکت و نیروهای تولید شده در محیط مجازی را به انسان منتقل کند. تاکنون در دنیا مطالعات و فعالیتهای زیادی در زمینه هپتیک شده است، که این فعالیتها منجر به تولید واسط های هپتیکی برای کاربردهای متفاوت شده است. هدف از انجام این پژوهش طراحی، شبیه سازی و پیاده سازی انواع روش های کنترلی بر روی یک واسط هپتیکی می باشد. در این پژوهش روش های کنترلی امپدانس با بازخورد نیرو و ادمیتانس با بازخورد موقعیت بر روی یک واسط هپتیکی شش درجه آزادی، با سه درجه آزادی فعال و سه درجه آزادی غیر فعال اجرا شده است. همچنین از روش کنترل غیر خطی دینامیک معکوس نیز به منظور کنترل موقعیت در روش کنترل ادمیتانس استفاده شده است. سپس معادلات سینماتیکی و دینامیکی واسط هپتیکی استخراج گردیده است. از یک حسگر شش درجه آزادی نیرو/ گشتاور، برای تعیین نیروی اعمالی به کاربر و بازخورد آن به حلقه کنترلی به منظور افزایش عملکرد و پایداری وسیله هپتیکی مورد نظر استفاده شده است. در نهایت نتایج حاصل از شبیه سازی و پیاده سازی حلقه های کنترلی متفاوت با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج حاکی از آن است که پاسخ عملکرد روش کنترل امپدانس برای شبیه سازی دیواره سخت، و روش کنترل ادمیتانس برای شبیه سازی دیواره نرم مناسب تر است، و برای کنترل واسط های هپتیکی با جرم و اینرسی بالا روش کنترل ادمیتانس عملکرد بهتری را دارا می باشد. و همچنین در هر دو روش کنترلی با افزایش بهره حلقه کنترلی، عملکرد سیستم بهبود می یابد. کلید واژه: واسط هپتیکی، محیط مجازی، کنترل امپدانس، کنترل ادمیتانس، دینامیک معکوس