طراحی، مدلسازی، ساخت و کنترل ربات هیبریدی با پایه مکانیزم استوارت بصورت یک سیستم کنترل چند متغیره غیرخطی

در این رساله یک مکانیزم هیبریدی جدیدی مورد بررسی قرار گرفته است که بتواند علاوه بر دارا بودن مزایای مکانیزم استوارت، معایب آن خصوصا فضای کاری و نقاط تکین در محدوده فضای کاری را نیز تا حدود زیادی کاهش دهد. این ربات هیبریدی از 2 مکانیزم استوارت مشابه که به صورت سری بهم متصل شده و زنجیره باز سینمانیکی ایجاد کرده اند، تشکیل شده است. بدین ترتیب علاوه بر افزایش قابل ملاحظه فضای کاری ربات، امکان فرار از نقاط تکین ربات در داخل فضای کاری نیز به نحو مطلوبی مقدور می گردد. لذا پس از معرفی ساختار ربات هیبریدی جدید، روابط سینماتیکی موقعیت، سرعت و شتاب ربات هیبریدی برحسب مختصات، سرعت و شتاب تعمیم یافته استخراج و رفتار سینماتیکی این ربات جدید شبیه سازی شده است. همچنین جهت تحلیل سینماتیک مستقیم در این رساله، الگوریتم حذفی جدیدی برای ربات هیبریدی پیشنهاد گردید که با استفاده از این الگوریتم، معادلات سینماتیکی ربات کاهش مرتبه داده شد و این معادلات کاهش مرتبه داده شده به روش هموتوپی حل شده اند. در ادامه، با استفاده از اصول طراحی ایزوتروپیک فضایی، طراحی ایزوتروپیک ربات هیبریدی انجام و ساختاری جدید برای ربات هیبریدی پیشنهاد شده که ربات با این ساختار دارای حداقل نقاط تکین خواهد بود. در این رساله تحلیل دینامیک معکوس ربات هیبریدی با استفاده از روش لاگرانژ-اویلر انجام گردیده و شبیه سازی دینامیکی جهت بدست آوردن سهم هر کدام از ترم های اینرسی، کریولیس، گریز از مرگز، گرانشی و اصطکاکی صورت پذیرفت. با توجه به ملاحظاتی که در تحلیل دینامیک ربات انجام شده، روابط حاصل از تحلیل دینامیکی از دقت بالایی برخوردار هستند. در ادامه نیز جهت کنترل ربات در فضای مفصلی برای ردیابی مسیر، دو کنترل pid بر اساس مدل دینامیکی و gpc بر اساس خطی سازی لحظه ای برای این ربات طراحی و شبیه سازی گردید. در انتها نیز جهت صحه سنجی نتایج حاصل از تحلیل سینماتیک مستقیم و ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، ربات هیبریدی مذکور طراحی و ساخته شده و بکمک پردازش تصویر و سنسور imu نتایج تجربی سینماتیک موقعیت ربات استخراج شد.