طراحی و کنترل تطبیقی مسیر چند منظوره یک بازوی مکانیکی متحرک چرخدار

امروزه با پیشرفت تکنولوژی و فن آوری، کاربرد ربات ها در صنعت بسیار چشمگیر شده است. استفاده از ربات های متحرک به علت تحرک پذیری و مانورپذیری بالا در کارخانه ها بسیار رایج شده است. از جمله مباحثی که در اینگونه ربات ها مطرح است، مبحث افزونگی درجات آزادی است. هر چند به دلیل افزونه بودن درجات آزادی سیستم، پیچیدگی سینماتیکی، دینامیکی و کنترلی بیشتری در این دسته از سیستم های رباتیکی بوجود می آید، اما از طرف دیگر این موضوع می تواند منجر به کاهش نقاط منفرد و یا امکان انجام عملیات های ثانوی در طول مسیر حرکت ربات گردد. طراحی مسیر رباتهای افزونه شدیداً وابسته به مدل سینماتیکی و دینامیکی ربات است. در این تحقیق چگونگی طراحی و کنترل تطبیقی یک بازوی مکانیکی با پایه متحرک چرخ دار که ذاتا یک ربات با افزونگی درجات آزادی است مورد توجه قرار گرفته است و دو مسئله طراحی مسیر بهینه و کنترل ربات در یک عملیات دو فعالیتی بررسی شده است. ابتدا مسئله طراحی مسیر بهینه برای مجموعه ای از اندیس های سینماتیکی و دینامیکی به صورت تحلیلی انجام گرفته است. با توجه به ماهیت مدل مبنا بودن مسئله طراحی مسیر، مسئله طراحی و کنترل تطبیقی مسیر بهینه به عنوان رویکردی در طراحی مسیر مطالعه شده-است. مطالعه انجام گرفته نشان می دهد استفاده از پارامترهای اصلاح شده کنترل کننده در بخش طراح مسیر منجر به بهینه تر شدن مسیر طراحی شده می شود. از آنجا که کنترل کننده تطبیقی مورد استفاده، با رویکرد اصلاح تاثیر پارامترهای فیزیکی(جرم، اینرسی و غیره) طراحی شده است، اثر اصلاح پارامترها در طراحی تطبیقی مسیر برای اندیس های دینامیکی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.. در خصوص طراحی مسیر برای اندیس های محلی روشی برای بهینه سازی تقریبی و بلادرنگ ارائه و برای ربات متحرک چرخ دار پیاده سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش پیشنهادی بخش بهینه ساز به قسمت تعقیب کننده منتقل شده است. تعقیب کننده وظیفه کنترل مسیر حرکت ربات روی مسیر مرجع را دارد و بهینه ساز تقریبی نیز وظیفه بهینه نگه داشتن اندیس سینماتیکی یا دینامیکی موردنظر را برعهده دارد. این بهینه ساز تقریبی قابلیت برخط شدن را در مجموعه وسیعی از اندیس ها دارد. از مزایای این روش این است که چنانچه حل تحلیلی یا عددی معادلات بهینه سازی در کنار محاسبات کنترلی در مدت زمان محدود پریود نمونه برداری امکان پذیر نباشد، می توان با استفاده از این ساختار بهینه ساز، در ازای تقریبی شدن بهینه سازی، بهینه سازی را به صورت بلادرنگ انجام داد. همچنین در این پایان نامه با تقسیم دینامیک ربات به دو بخش فضای کار (حرکت پنجه) و فضای هیئت (حرکت داخلی) و تقدم بخشیدن به حرکت فضای کار نسبت به فضای هیئت مسئله کنترل مسیر حرکت ربات در یک عملیات دو فعالیتی نیز بررسی شده است. یکی از استفاده های سودمندی که از این توانایی می توان کرد اینست که، ربات بدون برخورد به موانع مسیر مطلوب را طی کند.