مدل سازی و کنترل ربات اسکارای نیوماتیکی

ربات اسکارا از جمله ربات‏های صنعتی با مکانیزم سری می‏باشد که به دلیل قدرت مانور بالا در صفحه xy برای عملیات مونتاژکاری مناسب است. این ربات با عملگر الکتریکی در مقیاس‏های مختلف طراحی و به‏کارگرفته‏شده‏است. عملگرهای نیوماتیکی دارای ویژگی‏هایی می‏باشند که می‏توان آن ها را به عنوان گزینه‏ای مناسب، برای بسیاری از کاربردها، از جمله محرک در ربات‏های صنعتی مطرح کرد. در این پایان نامه ربات اسکارا با عملگر نیوماتیکی بررسی و کنترل شده‏‏است. ابتدا معادلات سینماتیکی ربات اسکارا بدون عملگر، با استفاده از روش دناویت- هارتنبرگ به دست می‏آید و با استفاده از روش لاگرانژ معادلات دینامیکی ربات استخراج می‏شود. در ادامه برای صحه‏گذاری معادلات به‏دست‏آمده، از نرم‏افزارهای simmechanics و adams استفاده می‏شود. سپس، بعد از بررسی اجزای سیستم نیوماتیک، مدل ریاضی مناسب ارائه شده‏است. در این مدل‏سازی، مدل دینامیکی حرکت و مدل ترمودینامیکی سیستم و مدل شیر در نظر گرفته می‏شود. در راستای کنترل موقعیت ربات، بدون در نظرگرفتن دینامیک عملگرها، از دو کنترلر pid و fuzzy-pid استفاده شده‏است. fuzzy-pid عملکرد بهتری ارائه می‏کند. پس از آن با در نظر گرفتن مدل موتورهای نیوماتیکی، مدل اسکارای نیوماتیکی شبیه‏سازی می‏شود. از آنجا که ربات مورد نظر دارای دینامیک و معادلات غیرخطی است، برای کنترل این ربات نیز از دو کنترلر pid و fuzzy-pid استفاده می‏شود. در این قسمت نیز کنترلر fuzzy-pid عملکرد بهتری نشان می‏دهد. زیرا در کنترلر pid ضرایب کنترلی برای تمامی لینک‏ها در تمام طول مسیر یکسان می‏باشد. ولی با استفاده از کنترلر fuzzy-pid ضرایب کنترلر هر یک از لینک‏ها به‏طور جداگانه و در تمام طول مسیر با استفاده از قوانین فازی تنظیم می‏گردد.