مدل سازی و کنترل یک ربات ردیاب هدف مجهز به بینایی با قابلیت کنترل فعال نیرو

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا دانشگاه صنعتی شیراز

چکیده

این مقاله به مدل­سازی، شبیه­سازی و کنترل یک ربات ردیاب هدف مجهز به بینایی ماشین با قابلیت کنترل فعال نیرو اختصاص دارد. ابتدا سینماتیک مستقیم و معکوس ربات ردیاب هدف بررسی شده و سپس معادلات دینامیکی حاکم با استفاده از روش اویلر- لاگرانژ استخراج        می­گردند. در ادامه مدل ریاضی ربات شبیه­ سازی شده است و عملکرد سه روش کنترلی مختلف شامل کنترل تناسبی – انتگرالی – مشتقی، کنترل گشتاور محاسبه شده و کنترل فعال نیرو در کنترل ربات بررسی می­گردد. با فرض حرکت هدف بر روی مسیر دایره­ای از دید دوربین، مسیر     دایره­ای­شکل به­عنوان مسیر مرجع برای ربات ردیاب هدف درنظر گرفته شده است. یکی از چالش­های مهم در این ربات­ها وجود اغتشاش در شرایط نظامی است. به­طور مثال در ربات­های مجهز به تیربار، در هنگام شلیک یک اغتشاش متناوب بر ربات وارد شده که عملکرد و دقت سامانه      هدف­گیری را مختل می­نماید. در این تحقیق روش کنترل فعال نیرو به­عنوان روشی کارآمد در حذف اغتشاش و افزایش دقت این ربات­ها پیشنهاد شده و عملکرد آن در شرایط وجود اغتشاش سینوسی شبیه­سازی می­گردد. همچنین، عملکرد روش کنترل فعال نیرو در مقایسه با روش­های متداول کنترل ربات شامل روش کنترل تناسبی- انتگرالی- مشتقی و روش کنترل گشتاور محاسبه­ شده بررسی شده است. نتایج به­دست­آمده از این تحقیق بیانگر برتری روش کنترل فعال نیرو نسبت به روش­های رایج در کنترل ربات در شرایط پر اغتشاش می­باشد.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Husmann, T. and Meier, H. “Use of Image Processing to Evaluate Radial-Axial Rings”, Procedia Engineering, Vol. 81, pp. 304-309, 2014.
  2. Oh, J.-K., Jang, G., oh, S., Lee, J.H., Yi, B.-J., Moon, Y.S., Lee, J.S., and Choi, Y. “Bridge Inspection Robot System With Machine Vision”, Automation in Construction, Vol. 18, pp. 929-941, 2009.
  3. Yu, S.-N., Jang, J.-H., and Han, C.-So. “Auto Inspection System using a Mobile Robot for Detecting Concert Cracks in a Tunnel”, Automation in Construction, Vol. 16, pp. 255-261, 2007.
  4. Abu-Malouh, R., Abdallah, S., and Muslih, I.M. “Design, Construction and Operation of Spherical Solar Cooker with Automatic Sun Tracking System”, Energy Conversion and Management, Vol. 52, pp. 615-620, 2011.
  5. Pandey, B. and Agrawal, A. “Automatic Sun Tracking System using PSoC”, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, Vol. 1, pp. 66-70, 2012.
  6. Hamed, B.M. and El-Moghany, M.S. “Fuzzy Controller Design using FPGA for Sun Tracking in Solar Array System”, Intelligent System and Applications, Vol. 1, pp. 46-52, 2012.
  7. Suligoj, F., Sekoranja, B., Svaco, M., and Jerbic, B., “Object Tracking with a Multiagent Robot System and a Stereo Vision Camera”, Procedia Engineering, Vol.69, pp. 968-973, 2014.
  8. Chen, C.-H., Cheng, Ch., Page, D., Koschan, A., and Abidi, M. “A Moving Object Tracked by a Mobile Robot with Real-Time Obstacles Avoidance Capacity”, IEEE International Conference on Pattern Recognition, Vol. 3, pp. 1091-1094, 2006.
  9. Ji, W., Zhao, D., Cheng, F., Xu, B., Zhang, Y., and Wang, J., “Automatic Recognition Vision System Guided for Apple Harvesting Robot”, Computers and Electrical Engineering, Vol. 38, pp. 1186–1195, 2012.
  10. Wu, C.S., Liu, D.J., and Wu, L., “An Auto-Programming System of MAG Welding Parameters for Vision-Based Robot”, Robotics and Autonomous Systems, Vol. 13, pp. 291-296, 1994.
  11. Middletin, R.H. and Goodwin, G.C. “Adaptive Computed Torque Control for Rigid Link Manipulator”, System & Control Letters, Vol. 10, pp. 9-16, 1988.
  12. Qu, Zh., Dorsey, J.F., Zhang, X., and Dawson, D.M. “Robust Control of Robots by the Computed Torque Law”, System & Control Letters, Vol. 16, pp. 25-32, 1991.
  13. Song, Z., Yi, J., Zhao, D., and Li, X. “A Computed Torque Controller for Uncertain Robotic Manipulator Systems: Fuzzy Approach”, Fuzzy sets and Systems, Vol. 154, pp. 208-226, 2005.
  14. Noshadi, A., Mailah, M., and Zolfagharian, A., “Intelligent Active Force Control of a 3-RRR Parallel Manipulator Incorporating Fuzzy Resolved Acceleration Control”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 36, pp. 2370–2383, 2012.
  15. Tavakolpour-Saleh, A.R. and Mailah, M. “Control of Resonance Phenomenon in Flexible Structures Via Active Support”, journal of Sound and Vibration, Vol. 331, pp. 3451-3465, 2012.
  16. Jahanabadi, H., Mailah, M., Md Zain, M.Z., and Hooi, H.M. “Active Force with Fuzzy Logic Control of a Two-Link Arm Driven by Pneumatic Artificial Muscles”, Journal of Bionic Engineering, Vol. 8, pp. 474–484, 2011.
  17. Mittal, R.K. and Nagrath, I.J. “Robotics and Control”, New Delhi: Tata McGrew-Hill, 2003.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 اردیبهشت 1396
  • تاریخ بازنگری: 05 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1397
  • تاریخ انتشار: 01 بهمن 1396

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار