طراحی و پیاده سازی کنترل کننده ی غیرخطی مقاوم با پسخور دیداری بر روی ربات موازی کابلی نصیر

ربات های موازی کابلی با ظهور و توسعه ی خود توانسته اند برخی از معایب ربات های سری و موازی متداول را برطرف نمایند. استفاده از کابل به جای بازو های صلب در ساختار این ربات ها باعث ایجاد ویژگی های مثبتی از جمله فضای کاری وسیع، سرعت و شتاب بالا و نسبت بالای بار قابل حمل به وزن ربات شده است. در عین حال، این امر چالش ها و مسائل جدیدی را نیز در کنترل این دسته از ربات ها پیش روی محققین قرار داده است. از جمله این مسائل و چالش ها می توان به عدم توانایی کابل در اعمال نیروهای کششی و فشاری، تاثیر نامطلوب کشسانی کابل بر اندازه گیری طول دقیق آن و ارتعاشات نامطلوب ناشی از کشسانی کابل ها اشاره کرد. از طرف دیگر، مدل سینماتیکی و دینامیکی ربات های موازی کابلی یقینا دارای نامعینی های ساختاری و پارامتری است و در عمل، بدست آوردن اطلاعات دقیقی از این مدل ها کار دشواری است. وجود این مسائل و چالش ها، کنترل ربات های موازی کابلی را در ردیابی مسیرهای مطلوب مشکل خواهد کرد. در این پژوهش با نگرشی نوین به این مسائل و چالش ها، سعی در بهبود کارایی ربات های موازی کابلی در ردیابی مسیرهای مطلوب خواهیم داشت. با توجه به عدم دقت روش های اندازه گیری مبتنی بر طول کابل، در ابتدا به طراحی و پیاده سازی یک روش اندازه گیری مستقیم موقعیت و جهت گیری ربات موازی کابلی نصیر خواهیم پرداخت. بدین منظور از روش دیداری به عنوان یک روش به صرفه از نظر اقتصادی استفاده شده و با طراحی یک نشانه ی مناسب و استخراج ویژگی های آن، موقعیت و جهت گیری مجری نهایی ربات به صورت مستقیم اندازه گیری می شود. حال با استفاده از نتایج حاصل از این اندازه گیری و به منظور مقابله با عدم قطعیت های پارامتری مدل سینماتیکی و دینامیکی ربات، یک کنترل کننده ی تطبیقی در فضای کاری که در آن پارامترهای دینامیکی و سینماتیکی به صورت همزمان تطبیق داده می شوند، پیشنهاد داده خواهد شد. ویژگی مثبت این کنترل کننده، توانایی اصلاح نیروهای داخلی با استفاده از تطبیق پارامترهای سینماتیکی است. سپس به منظور افزایش مقاومت کنترل کننده در مقابل اغتشاشات خارجی و نامعینی های ساختاری مدل سینماتیکی و دینامیکی ربات، به طراحی یک کنترل کننده ی مقاوم تطبیقی خواهیم پرداخت. مهمترین ویژگی این کنترل کننده، عدم وابستگی آن به پیدا کردن فرم رگرسور خطی برای معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات است. علاوه بر این، کنترل کننده ی پیشنهادی به اطلاعات اولیه از کران نامعینی های سیستم نیاز ندارد. در ادامه و به منظور جذب ارتعاشات ناشی از کشسانی کابل ها، یک قانون کنترل ترکیبی پیشنهاد می شود. سپس با بکارگیری نظریه ی انحرافات تکین، پایداری سیستم حلقه بسته از طریق روش دوم لیاپانوف اثبات خواهد شد. نتایج حاصل از پیاده سازی بر روی ربات موازی کابلی نصیر نشان می دهند که الگوریتم های کنترلی پیشنهادی ضمن حفظ پایداری سیستم حلقه بسته، کارایی مطلوبی نیز در ردیابی مسیرهای مطلوب دارند.