کنترل موقعیت و نیرو براساس مدل دینامیکی ربات

در این پروژه اجزاء یک سیستم کامل ربات بررسی شده و انواع مختلف پیکربندیهای پایه ای ربات بیان شده است . سپس ربات "mitsubishi rv-ml" که از نوع رباتهای شبیه انسان (anthropomorphic) با 5 درجه آزادی می باشد بررسی شده است . مشخصات ابعادی و کنترلی این ربات با اشکال و جداول مناسب ارائه گردیده است . این ربات جهت شبیه سازی تئوریهای کنترل نیرو و موقعیت بکار گرفته شده است . با ذکر روش بدست آوردن معادلات سینماتیکی، معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس ربات مذکور به صورت صریح بدست آمده است . مدل دینامیکی ربات از طریق روش لاگرانژ فرمول ریزی شده و برنامه های کامپیوتری جهت محاسبات شبیه سازی در روشهای مختلف برحسب نوع روش کنترلی با زبان matlab 5.1 تدوین گردیده است . با ذکر توضیحاتی در مورد دسته بندی روشهای کنترلی به دو دسته بر مبنای مدل دینامیکی ربات و بدون درنظر گرفتن مدل دینامیکی ربات ، انواع مختلف این روشهای کنترلی بررسی شده است . در کنترل موقعیت ، روشهای کنترل مستقل مفاصل بروش pd، کنترل پیش رو (feedforward)، کنترل به روش گشتاور محاسبه شده (computed torgue) و در کنترل دوگانه موقعیت و نیرو، روشهای کنترل دوگانه پیشرو و روش شتاب تعیین شده (resolved acceleration) برطبق دیاگرامهای جعبه ای ارائه شده در پروژه، برنامه ریزی شده اند. با در نظر گرفتن مسیر مشخص برای حرکت نقطه انتهایی ربات که یک خط راست می باشد،تئوریهای مذکور شبیه سازی شده و نتایج بصورت گرافهایی ارائه گردیده است . برطبق نتایج بدست آمده، بهبود عملکرد کنترلی ربات در کنترل موقعیت متغیرهای کنترلی در روشهای برمبنای مدل دینامیکی ربات (پیش رو و گشتاور محاسبه شده) نسبت به روش کنترل مستقل مفاصل که از مدل دینامیکی ربات بهره نمی گیرد، مشاهده شده است . در میان روشهای کنترل موقعیت برمبنای مدل دینامیکی ربات نیز روش گشتاور محاسبه شده بعلت بکارگیری متغیرهای واقعی در دینامیک معکوس و عبور سیگنالهای پس خور از دینامیک معکوس ربات ، نتایج بهتری را نسبت به روش پیش رو ایجاد کرده است . وابستگی روشهای برمبنای مدل دینامیکی ربات به مدل دینامیکی فرض شده برای ربات با تغییراتی در مدل بدست آمده برای ربات ، بصورت حل دوباره کنترل موقعیت پیش رو با فرض وجود خطا در مدل بسیار کاهش می یابد. محیط تماس ربات بصورت فنر مدل شده است و کنترل موقعیت ˆنیرو به دو روش پیش رو و شتاب تعیین شده شبیه سازی گردیده است . در این میان روش پیش رو بعلت داشتن گشتاور پیش بینی برطبق نیروی مطلوب مورد نظر نقطه انتهایی ربات نتایج بهتری را نسبت به روش شتاب تعیین شده ایجاد کرده است .