بهبود معیار شفافیت در سیستمهای teleoperation با وجود انعطاف پذیری در ربات رهرو

در سیستم های teleoperation دو ربات به عنوان ربات راهبر و رهرو امکان دست کاری غیرمستقیم یک محیط را فراهم می آورند. در کاربردهایی مختلفی مانند فضا یا پزشکی ربات رهرو از بازوهای سبک یا نازک استفاده می کنند. چنین انتخابی برای ربات های پزشکی باعث ایجاد شکاف های بسیار کوچک بر روی بدن بیمار را فراهم می سازد. به این ترتیب علاوه بر درد کمتر بیمار، طول دوره ی درمان نیز بسیار کاهش خواهد یافت. همچنین برای ربات های فضایی، هزینه و انرژی لازم برای حرکت ربات در طول مدت انجام عملیات کمینه خواهد گردید. با وجود این مزایا، استفاده از این نوع ربات ها به عنوان ربات رهروی یک سیستم teleoperation، مشکل جدیدی را در این سیستم ها با عنوان انعطاف پذیری معرفی می کند. شفافیت یک سیستم teleoperation، قابلیت استفاده از آنها را در حوزه هایی مانند پزشکی یا فضا برای انجام کارهای پیچیده تر افزایش می دهد. اما این معیار عملکرد از انعطاف پذیری ربات رهرو، به هنگام ارتعاش یا خمش بازوها بسیار تضعیف می شود. در این پایان نامه، کنترل و بهبود معیار شفافیت یک سیستم teleoperation، در حضور یک ربات رهرو با یک بازوی انعطاف پذیر مورد توجه قرار گرفته است. دینامیک این ربات با استفاده از روش لاگرانژ و مدهای مفروض به دست می آید و صحت آن توسط شبیه سازی های متعددی تایید گردیده است. با توجه به دلیل وجود کسری عملگر در ربات انعطاف پذیر نمی توان از روش های کنترلی مشابه ربات های صلب برای آن استفاده کرد. این مشکل را می توان با استفاده کاهش مرتبه ی مدل ربات با استفاده از روش انحراف تکین برطرف کرد. در این روش مدهای تند سیستم از نیروهای الاستیک و مشتق های مربوط به آن به دست می آید. برای کنترل چنین سیستمی از کنترل ترکیبی بهره می بریم که در آن کنترل کننده ی زیرسیستم کند، برای رباتی با ابعاد معادل ربات اصلی طراحی می شود. کنترل کننده ی تند نیز زیر سیستم تند را حول مسیر تعادلی که از پارامترهای زیر سیستم کند حاصل می گردد، پایدار می سازد. برای سیستم teleoperation سه روش کنترلی مرسوم در یک ساختار کنترلی نوین با هم مقایسه شده اند. نشان داده می شود که شفافیت ایده آل با استفاده از ساختار پیشنهادی قابل دست یابی است و علاوه بر این، ساختار پیشنهاد شده با کاهش ارتعاشات طرف راهبر، از میزان سوق داده شدن ربات به نقاط تکین به صورت مناسبی می کاهد.