طراحي مشاهده‌گر و اعمال روش اندازه‌گيري خيز بر روي ربات الاستيك

كارشناسي ارشد

دستگاه‌ها با لينك¬هاي انعطاف¬پذير يكي از مباحث اصلي در علم رباتيك به جهت اهميت مصارف انرژي پايين براي حمل و جابجايي بار¬هاي مكانيكي مي¬باشند. با بهره¬گيري از لينك¬ها با ضخامت كم روي جابجا كننده¬ ها، وزن ربات كاهش مي¬يابد. در اين بحث، موضوع قابل ملاحظه¬، بازوي انعطاف‌پذير كه عامل به وجود آمدن درجات آزادي اضافي روي سيستم است، باعث محدوديت كاري از جمله حمل بار سبك¬تر، كاهش دقت و در نتيجه نياز مجموعه به واحد كنترلي مي¬شود. مطابق با اين امر كه دستگاه‌ها با چند بازوي الاستيك تا پيش از اين به كمك مفاصل دوراني مورد بررسي و كنترل قرار مي¬گرفته¬اند، موضوع مورد بررسي در اين پژوهش يك مدل ديناميكي با مفاصل كشويي و دوراني است. خاصيت مفصل كشويي و در نتيجه تغيير طول لينك، معادلات ديناميكي سيستم را متغير با زمان مي¬كند. خاصيت لينك انعطاف¬پذير نيز، باعث غير‌خطي بودن معادلات مي¬شود. در اين پروژه، بررسي و تحقيق بر روي يك مدل آزمايشگاهي از پيش ساخته‌شده است كه حاوي مفاصل دوراني و كشويي است كه يك لينك انعطاف¬پذير را جابجا مي¬كنند. ضمن كاليبره نمودن حس¬گر كرنش و اصلاح مدار الكترونيكي آن، حسگر¬هاي ديگري جهت صحت سنجي عملكرد مجموعه پيشنهاد مي¬شود. سيستم موجود حاوي ¬حس¬گر¬هاي كرنش جهت بررسي كرنش، خيز و ارتعاشات عرضي سيستم است. از آنجا كه اين حس¬گر¬ها داراي نويز و خطاي بالا مي¬باشند، روش كاليبره نمودن حس¬گر¬ها و درنهايت طراحي مشاهده¬گر براي خيز لينك الاستيك ارائه مي¬شود تا بستر مناسبي براي كنترل مجموعه بدون استفاده از حس¬گر دقيق و افزايش دقت داده¬هاي بازخورد مجموعه، آماده شود. مدل ديناميكي استفاده شده در اين مجموعه، به كمك روش لاگرانژ استخراج گرديده است و روش طراحي مشاهده¬گر اوليه به كمك روش لوئنبرگر است. در طراحي اوليه مشاهده‌گر، چند جابجا كننده ديگر مورد بررسي قرار گرفته اند. منطبق بر غيرخطي بودن سيستم الاستيك، نخستي مبحث كنترلي مورد استفاده روش طراحي مود لغزشي مناسب در سيستم تك لينك با يك مفصل دوراني است، لذا مشاهده¬گر طراحي شده مشاهده¬گر مودلغزشي است. در سيستم تك لينك با مفاصل دوراني كشويي نيز از مشاهده‌گر با ضرايب تناسبي انتگرالي مشتق‌گير در كنار مشاهده‌گر با ساختار فيلتر كالمن استفاده شده است. در راستاي بررسي دقيق و صحت سنجي مجموعه، سيستم تجربي اين ربات راه¬اندازي شده است و داده¬هاي جديد با داده¬هاي گزارش شده گذشته مقايسه مي¬شود. ضمن بررسي انواع مشاهده‌گر خطي و غيرخطي اعمال شده بر ربات‌ها با مفاصل انعطاف‌پذير، تخمين‌گر بيان شده داراي خطاي تخمين تا 10% خطا در متغير خيز و خطاهاي 3 و 5 درصد در تخمين متغير‌هاي زاويه و طول مي‌باشد. در پايان ضمن اصلاح و توضيح مدار الكترونيكي مجموعه روش¬هاي اندازه¬گيري تغيير شكل¬ لينك مفروض به تفصيل ارائه مي¬شود.

196234

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم