طراحی کنترلر فازی چند وظیفه ای برای ربات های شناور با تراسترهای دو وضعیتی

کنجکاوی در محیط اطراف همواره یکی از مهم ترین دلایل برای پیشرفت های تکنولوژیکی بشر بوده است. در این میان فضا و اعماق آب ها همواره از اهمیت خاصی برخوردار بوده اند. به علت عدم توانایی انسان برای دسترسی به این محیط ها و همچنین به علت خطرات موجود، انسان دست به ساخت وسایلی زد تا جایگزینی برای او در دسترسی به این محیط ها شود و همچنین برخی از کارها را همانند کشف منابع موجود، نصب، بازرسی و تعمیر تاسیسات ایجاد شده در این محیط ها و ... را برای وی انجام دهد. از جمله ی این تجهیزات می توان به ربات های شناور برای استفاده در فضا و ربات های غوطه ور برای استفاده در زیرآب اشاره کرد. ساختار کلی این وسایل از یک پایه ی متحرک و یک بازوی نصب شده بر پایه تشکیل شده است. این سیستم ها به علت درجات آزادی پایه دارای درجات آزادی بیشتر از حد نیاز برای برآوردن هدف مورد نظر که همانا رسیدن پنجه به موقعیت و جهت دلخواه است می باشند و در اصطلاح دارای افزونگی سینماتیکی هستند و همین امر سبب می شود که مساله ی سینماتیک معکوس آن ها دارای حل های بیشماری گردد و می توان از همین مطلب استفاده کرده و در کنار انجام وظیفه اصلی اهداف کنترلی ثانویه ای را برآورده ساخت. در این تحقیق سعی شده است تا یک روش مناسب برای حل سینماتیک معکوس بر خط این سیستم ها با توانایی اولویت دهی به وظایف ارائه شود و و با توجه به آن که انجام وظایف در این نوع از سیستم ها هم از طریق کنترل حرکت پایه و هم از طریق کنترل بازوی سینماتیکی امکان پذیر است، یک کنترلر فازی وظیفه انتخاب نوع حرکت را بر عهده دارد. در ادامه قصد داریم یک کنترل کننده برای این سیستم طراحی کنیم، با توجه به نوع مساله مورد علاقه یعنی تعقیب مسیر توسط یک ربات و همچنین طبیعت غیرخطی معادلات حرکت با استفاده از روش گشتاور محاسبه شده کنترل کننده ای برای سیستم شناور-بازوی مکانیکی مورد مطالعه طراحی شده است و در این راه از حل سینماتیک معکوس بدست آمده به عنوان مسیرهای مطلوب در طراحی کنترلر استفاده شده است. در کاربردهای فضایی این سیستم ها برای کنترل موقعیت لازم است به جای استفاده از عملگرهای پیوسته از عملگرهای گسسته یا تراسترهای دو وضعیتی به عنوان پیشران پایه استفاده کنیم. تراسترهای دو وضعیتی که با نام تراسترهای روشن-خاموش نیز شناخته می شوند تنها دو مقدار نیرویی می توانند در اختیار قرار دهند. در ادامه با استفاده از تراسترهای دو وضعیتی و بکارگیری روش مدولاسیون پالس به مساله کنترل این سیستم پرداخته شده است. در نهایت با توجه به آن که یک خواسته می تواند با ترکیب های متفاوتی از حرکت در درجات آزادی پایه به انجام برسدکه الزاما از لحاظ ملاحظات عملی یکسان نیستند، با استفاده از یک روش فازی تصمیم گیری برای چگونگی استفاده از درجات آزادی پایه انجام گرفته است.