طراحی به هنگام مسیر حداقل زمان برای حرکت ربات های سری روی مسیر مشخص

در اکثر کاربردهای صنعتی که در آن ها عملیات واحدی به دفعات زیاد تکرار می شود کاهش زمان فرآیند اهمیت ویژه ای پیدا می کند. استفاده از حداکثر پتانسیل یک ربات موجود برای به حداقل رساندن زمان انجام یک عملیات خاص آن هم در مقیاس انبوه، مزیت های اقتصادی ویژه ای را به همراه دارد. بنابراین کنترل حرکت ربات درحداقل زمان یکی از زمینه های مهم تحقیقاتی در علم رباتیک می باشد که توجه محققان را به خود جلب کرده است. کنترل عملگرهای رباتیکی به معنی تعیین کردن تاریخچه زمانی ورودی عملگرهاست به نحوی که در نتیجه آن ربات حرکت مشخصی را انجام دهد. مسئله کنترل حداقل زمان ربات روی یک مسیر مشخص، تعیین سهم هر کدام از عملگرها از ورودیست به طوری که زمان حرکت حداقل شود. پاسخ مسئله کنترل حداقل زمان برای چنین سیستمی، کنترل بنگ-بنگ است. کنترل بنگ-بنگ به معنی حرکت با حداکثر و یا حداقل مقدار شتاب ممکن است. گام اساسی در حل چنین مسئله ای، یافتن شتاب حداکثر و حداقل در هر لحظه و پیدا کردن نقاط سوئیچ بین شتاب حداکثر و حداقل است. به دلیل وجود عملگرهای متعدد و اینکه نحوه تاثیرگذاری هر کدام از آن ها در حرکت ربات خود تابع موقعیت ربات است، مسئله کنترل حداقل زمان پیچیدگی های خاصی دارد. از جمله محاسبات زیاد و پیچیده که امکان پیاده سازی برخط روش های مرسوم را تقریباً غیر ممکن می کند. در این تحقیق سعی می شود با ارائه یک الگوریتم آموزشی، یک ربات را که قرار است مسیر معینی را به دفعات زیاد بپیماید در هر تکرار از طی مسیر چنان آموزش داد که در نهایت (پس از تعداد محدودی تکرار)، مسیر را بدون انحراف در حداقل زمان طی کند. ایده اصلی این الگوریتم این است در هر مرحله زمان طی مسیر را نسبت به مراحل قبل کاهش داد و در نهایت ضمن یافتن نقاط سوئیچ، حرکت را به سمت حرکت حداقل زمان واقعی نزدیک کرد. این الگوریتم به دلیل عدم نیاز به محاسبه منحنی سوئیچ، امکان پیاده سازی برخط را داراست. سپس با معرفی مفاهیم مناسب خطا و مشتق آن، و ارائه یک کنترلر حلقه بسته، کنترل حداقل زمان برخط نهایی را به دست می آوریم.