تحلیل دینامیکی و کنترلی ربات های مارشکل

چکیده پیشرفت صنایع مختلف کاربردهای جدیدی برای ربات ها ایجاد کرده است که در آن هم مهارت بازو و هم بزرگی ابعاد فضای کاری بطور همزمان نیاز است. از این رو دسته جدیدی از ربات های مار شکل ساخته شده اند. از مشخصات اکثر ربات های مار شکل داشتن افزونگی درجات آزادی است که این افزونگی درجات آزادی را می توان برای انجام وظایف جانبی و یا برای بهینه کردن شاخص هایی به کار برد. از آنجا که اکثر کاربردهای ربات های مار شکل در محیط های ناشناخته و بعضا پیچیده است، لزوم ایجاد روش های کنترلی متفاوت با کنترل زمان مبنا برای کنترل آنها احساس می شود. در تحقیق حاضر ابتدا سینماتیک ربات های مار شکل صفحه ای بررسی می شود. در ادامه روشی برای بدست آوردن معادلات دینامیکی ربات های مار شکل ارائه و با استفاده از آن معادلات دینامیکی حاکم بر سه نوع ربات های مار شکل بدست آورده می شود. در قسمت بهینه سازی دو نوع معیار کلی اکسترموم انرژی جنبشی لحظه ای و اکسترموم انتگرال انرژی جنبشی ارائه می گردد. از طرف دیگر دو نوع معیار دیگر اکسترموم کار انجام شده در طی مسیر و اکسترموم زمان طی مسیر ارائه می گردد و بیان می شود که بر حسب شرایط کاری کدام یک از روش ها مناسب تر است. در بخش کنترل ابتدا روش کنترل زمان مبنا1 بررسی می شود که در آن با استفاده از کنترل pid و با تغییر در یکی از پارامتر های حرکت سرپنوئیدی و با هدف کاهش خطا که از مقایسه موقعیت ربات با یک خط دلخواه بدست می آید سعی می شود سر ربات خط دلخواه را تعقیب کند. در انتها با مقایسه نتایج مشاهده می شود که کنترل رویداد مبنا2 برای ربات های مار شکل در تعامل با محیط های پیچیده و در سازگاری با حوادث پیش بینی نشده و نامعینی های سیستم بسیار موفق تر از کنترل زمان مبنا عمل می کند. پس از آن یک ربات مار شکل پانزده درجه آزادی در تعقیب به منظور رسیدن به یک هدف متحرک شبیه سازی شده و نتایج حاصل از چهار معیار مختلف اکسترمم سازی (انرژی جنبشی لحظه ای ، انتگرال انرژی ، کار انجام شده در مسیر و زمان طی مسیر) با کنترل رویداد مبنا ارائه و مقایسه گردیده و معایب و محاسن هر یک از آنها مقایسه می گردد.