شناسایی دینامیکی و کنترل یک ربات کابلی فضایی به منظور تعقیب اجسام با پردازش تصویر

بحث ربات های موازی کابلی یکی از زمینه های رو به گسترش در علم رباتیك است که در دو دهه اخیر به آن بیشتر توجه شده است. این نوع مکانیزم ها شامل زنجیره های بسته سینماتیکی می باشند كه عملگر نهایی از طریق كابل به پایه متصل می گردد. انگیزه اصلی در استفاده از چنین مکانیزم هایی، جبران نارسایی های ساختارهای رایج مکانیزم های سری نظیر دقت كم، انباشتگی خطا، سختی كم و قدرت حمل بار پایین و همچنین جبران نارسایی ساختارهای موازی غیركابلی از جمله فضای كاری محدود و وجود تكینگی های زیاد داخل فضای كاری بوده است. از دیگر مزایای این نوع ساختار این است كه معمولا بسیار سبك تر از نمونه های سری و موازی غیر كابلی هستند
در این پروژه هدف اصلی کنترل ربات کابلی فضای نامقید بینا، ساخته شده در آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، جهت تعقیب جسم یا اجسام به کمک پردازش تصویر است. در بین دسته بندی های مختلف ربات های کابلی، نوع نامقید آن نسبت به مقید کامل و بیشینه مقید چالش برانگیزتر است زیرا درجات آزادی ربات بیشتر از تعداد عملگرها بوده و معادلات سینماتیکی و استاتیکی دینامیکی، ربات به طور هم زمان باید در نظر گرفته شوند. برای کنترل هرچه بهتر یک سیستم به دست آوردن معادلات آن الزامی است. علاوه بر معادلات دینامیکی می بایست معادلات سینماتیکی و استاتیکی ربات های کابلی به دست آیند. به منظور یافتن موقعیت ربات در هر لحظه و استفاده از آن جهت کنترل ربات، دو روش جهت حل معادلات سینماتیک مستقیم ربات های کابلی نامقید، که یکی از چالش برانگیزترین مسائل در این ربات ها است، با هدف به دست آوردن موقعیت مجری نهایی پیشنهاد و از صحت آن اطمینان حاصل شد. کنترلرهای متفاوتی در این پروژه ابتدا به صورت شبیه سازی انجام شد و بهترین آن پیاده سازی عملی شد. به عنوان مثال می توان به کنترلر سینماتیکی موقعیت، کنترلر مودلغزشی، کنترلر تطبیقی و کنترل به روش گشتاور محاسبه شده اشاره نمود. همچنین سنسورهای مختلفی روی ربات، جهت استفاده از اطلاعات آن ها در الگوریتم های کنترلی، طراحی و روی ربات نصب شدند. در این راستا سنسوری جهت تبدیل نیروی خمشی به کشش با ویژگیهای منطبق بر ربات، جهت اطلاع از نیروی درون هر کابل، طراحی شد. کنترلرهای طراحی شده بر روی ربات کابلی موازی ساخته شده در آزمایشگاه پیاده گشته و نتایج آن ها حاکی از عملکرد مناسب این کنترلر ها است. در پایان به کمک پردازش تصویر عملیات تعقیب جسم توسط ربات صورت گرفته و الگوریتمی جهت تعقیب و در تصویر داشتن هر تعداد جسم پیشنهاد گردید.
منبع پایان نامه

کلمات کلیدی:

1. Experimental study on the kinematic control of a cable suspended parallel robot for object tracking purpose
2. Dynamic identification of the novint falcon haptic device
3. Experimental dynamic identification and model feed-forward control of Novint Falcon haptic device
4. Oscillation damping of nonlinear control systems based on the phase trajectory length concept: An experimental case study on a cable-driven parallel robot
5. Computed torque control of a cable suspended parallel robot
6. Path planning of cable driven parallel robots in the presence of dynamic obstacles via potential field using computed torque control method
7. حل مساله سینماتیک مستقیم ربات‌های کابلی نامقید به منظور استفاده هم‌زمان در الگوریتم‌های کنترلی‎
8. Solving the Forward Kinematic Problem of Under-Constrained Cable Driven Robots for Online Control Purposes