دینامیک و کنترل یک ربات دوچرخ بازودار

در این پایان نامه به بررسی دینامیک و کنترل ربات دو چرخ متحرک به همراه یک بازوی فضایی متصل شده به آن، خواهیم پرداخت. ارتقاء کاربرد یک ربات دو چرخ با نصب یک بازوی سه درجه آزادی فضایی (3r puma)، از اهداف مشخص این پایان نامه می باشد. ربات دو چرخ بازودار دارای قابلیت های بسیاری جهت انجام فعالیت های گوناگون در زمینه های کاری گسترده،به عنوان یک ربات ماهر می باشد. در واقع این ربات یک ربات پیشرفته از مدل پاندول معکوس بوده که از چالاکی بالا و قابلیت جابجایی برتری برخوردار می باشد. اما وجود محدودیت هایی در ساختار این سیستم و نحوه ی حفظ تعادل آن باعث شده است که وسعت کاربرد ربات مزبور از حد مشخصی فراتر نرفته و فعالیت های متقبل شده توسط این ربات بر خلاف توانایی و مزایای آن، پیشرفت چشم گیری نداشته باشد. با توجه به ناپایداری حالت تعادل ربات و همچنین وجود ترم غیر هولونومیک، معادلات حرکتی ربات پیچیده شده و مبحث کنترل حفظ تعادل آن به یک مسئله بسیار مهم تبدیل گشته است. لذا در این پایان نامه به بررسی و ارتقاء مدل این ربات پرداخته شده است و با ارائه یک مکانیزم جانبی، جهت پایدارسازی و حفظ تعادل سیستم، کاربردها و قابلیت های آن را افزایش داده است. همچنین با ارائه یک مدل کنترلی و استفاده از فهم حالت و رفتار پایدار ربات جهت حفظ تعادل، قدرت کنترلی ربات را افزایش داده و در عین حال، محاسبات این فرآیند را به شدت کاهش داده است. در این مدل ارتقاء یافته، از یک چرخ عکس العملی بجای چرخ های پایه متحرک ربات به منظور کنترل مرکز جرم مجموعه و کنترل مفصل غیر فعال ربات استفاده گشته است. این عمل همچنین باعث آرام و یکنواخت کردن حرکت ربات و کاهش وابستگی پایداری به جابجایی آن می شود. در این بررسی به دلیل ایجاد قابلیت جابجایی طیف گسترده ی جرمی اجسام مختلف، ساختار ربات به یک ربات پاندول معکوس دو درجه آزادی با پایه متحرک، بدون بهره گرفتن از دینامیک آن، استفادهشده است. به همین علت بخش پایدارساز تنها با استفاده از بررسی و مشاهده رفتار و حالت ربات در موقعیت های مختلف به ایجاد حفظ تعادل ربات خواهد پرداخت. این روش مقاومت ربات را در عمل بسیار افزایش خواهد داد. شایان ذکر است، دینامیک مورد استفاده شده در شبیه سازی ها، با استفاده از نرم افزار adams، صحه گذاری گشته و همچنین شبیه سازی های کنترلی در نرم افزار matlab simulink toolbox مدل گشته است و نتایج استخراجی از این شبیه سازی ها در شرایط اولیه و کاری مختلف مورد بررسی قرار گرفته و به نمایش در آمده است.