هدایت و کنترل حرکت میکرو-ماکرو ربات ها روی مسیر ناشناخته با سرعت مطلوب

میکرو - ماکرو ربات ها از دو قسمت میکرو و ماکرو ربات تشکیل شده اند که به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند. میکرو رباتی کوچک و سریع است که توسط ماکرو با ابعاد بزرگ حمل می شود. ویژگی منحصربفرد این ربات ها دارا بودن همزمان فضای کار وسیع و سرعت و دقت بالا پنجه است که کاربردهای متنوعی مانند بازرسی و تعمیر سازه های بزرگ، هواپیما و کشتی ها و نیز انجام کار در محیط های ناشناخته و دور از دسترس نظیر فضا و کمک در مونتاژ و تعمیرات را بوجود آورده است. پاره ای از کاربردها مانند جوشکاری و تعمیر شکاف های ایجاد شده، نیازمند کنترل حرکت پنجه ربات بر روی مسیری با معادله نامعین است. طراحی چنین کنترلری باتوجه به نیازها و محدودیت های موجود موضوع تحقیق حاضر است و استفاده از روش های همکاری انسان و ماشین به عنوان راه حل کلیدی در نظر گرفته شده است. به منظور یافتن راه حل نهایی ابتدا مسایل پیش رو در کنترل این ربات ها مانند کم عملگری، افزونگی سینماتیکی، نامعلوم بودن معادله مسیر مطلوب و عدم امکان اندازه گیری خطا و پیچیدگی های ناشی از آن تشریح و تحقیقات مرتبط با این موضوعات توضیح داده شده است. سپس چگونگی استخراج معادلات مینیمم مرتبه سیستم های تحت قیدهای مصنوعی تبیین و کنترلری بر این اساس پیشنهاد شده است که خطای ناشی از حرکت یا تغییرشکل ماکرو ربات را توسط میکرو ربات جبران کرده و پنجه را روی مسیر حرکت می دهد. در ادامه مساله رفع افزونگی و تقسیم حرکت بین میکرو و ماکرو ربات بررسی و راه حل هایی براساس اولویت بندی وظایف و فیلتر کردن حرکت پنجه ارایه شد. پس از آن به مساله عدم امکان اندازه گیری و تعیین مقادیر خطای پنجه ناشی ازنامعلوم بودن معادله مسیر پرداخته شده و روش پیشوا-پیرو به عنوان راهکاری مناسب معرفی و مزایا و مسایل استفاده از آن در کنترل این ربات ها بررسی شده است. بر همین اساس سه الگوریتم هدایت حرکت توسط کاربر با استفاده از پیشوای پنجه ارایه شده است که اساس کار این الگوریتم ها تولید بردارهای اصلاح حرکت به وسیله انسان به تناسب مقدار خطای موقعیت و سرعت پنجه و از طریق ابزار پیشوایی متناسب با وظیفه محوله نظیر جوشکاری و ترکیب و تبدیل آنها به برداری معادل بردار برآیند خطا است که نیاز به اندازه گیری خطا را از بین می برد. پس از آن ساختارهای پیشروی متناسب با این الگوریتم ها تشریح و با مدل سازی فازی رفتار کاربر-پیشوا، عملکرد روش پیشنهادی در هدایت حرکت پنجه میکرو-ماکرو ربات های صلب و انعطاف پذیر شبیه سازی شده است. در انتها نیز با انجام تست های عملی کارآیی روش بررسی و تایید شده است.