23496

MEC2 245

كارشناسي ارشد

مهندسي مكاترونيك

فني و مهندسي

1402/11/11

109 ص.

شهرام هاديان جزي

بهبود شفافيت , تله اوپراتور , تأخير , نامساوي خطي , كنترل‌كننده پيش‌بين تطبيقي

تله‌روبات نوعي روبات است، كه از طريق كانال ارتباطي معين و از مسافتي دور توسط يك متصدي انساني يا ماشيني دستورات و فرمان‌ها را اجرا مي‌كند. متصدي انساني به‌وسيله يك سيستم راهبر يا دستگاه لامسه‌اي، مي‌تواند حركت‌هاي تله‌ربات به عنوان يك ربات پيرو را از مسافت طولاني كنترل نمايد. فناوري تله‌روبات‌ها كاربردهاي وسيعي را در صنايع مختلف به خود اختصاص داده است، از آن جمله صنايع نظامي، علوم پزشكي (جراحي‌هاي از راه دور)، علوم فضانوردي، علوم هسته‌اي و حتي علوم سينمايي و هرجايي كه دسترسي مستقيم انسان محدودتر بوده، از اين فناوري استفاده مي‌شود. از آنجا كه نيروي انساني به در دست گرفتن ربات راهبر، پيرو را كنترل مي‌كند، لذا دست اپراتور انساني نقش مهمي در فرآيند عمليات از راه دور دارد. يكي از كاستي‌هايي كه در پژوهش‌هاي مرتبط با تله‌روبات مشاهد شده است اين است كه معمولاً دست انسان را به‌عنوان يك عضو منفعل در نظر مي‌گيرند و نامعيني‌هاي محيط را نيز در نظر نمي‌گيرند. درحالي‌كه دست انسان بايد به‌عنوان عضو فعال در سيستم تله‌روبات در نظر گرفته شود. همچنين پارامترهاي امپدانسي دست از انساني به انساني ديگر و سختي محيط از محيطي به محيط ديگر متفاوت است و اين در محاسبات سيستم‌هاي تله‌روبات تأثير دارد. بنابراين طراحي كنترل‌كننده براي اين سيستم‌ها بايد به‌گونه‌اي باشد كه بتواند در مقابل نامعيني‌هاي دست انسان و محيط مقابله كند. در اين پژوهش به كمك يك كنترل‌كننده پيش‌بين تعميم‌يافته تطبيقي و شناسايي بازگشتي حداقل مربعات، نامعيني‌هاي محيط تخمين زده مي‌شود و دست انسان به‌عنوان عضوي فعال در نظر گرفته مي‌شود. در اين حالت به كمك تخمين‌گر كالمن نامعيني‌هاي دست انسان نيز تخمين زده مي‌شود. شفافيت به‌دست‌آمده از كنترل‌كننده طراحي‌شده با كنترل كننده‌هاي قبلي در دستگاه‌هاي رايج مقايسه مي‌گردد. همچنين از طريق تابع لياپانوف و نامساوي ماتريسي LMI، پايداري سيستم حلقه بسته شامل پيش‌بين طراحي‌شده و كنترل‌كننده‌ي تطبيقي اثبات مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه ضمن اينكه شفافيت كنترل‌كننده پيش‌بين تطبيقي افزايش يافته است، سيستم توانسته پايداري خود را حفظ كند و در مقابل با تأخيرهاي رفت‌وبرگشت كه در سيستم تله‌روبات وجود دارد، مقابله كند

TransparencyImprovement , Teleoperator , Delay , LinearMatrix Inequality , ‌‌‌Adaptive Predictive Controller

Analytical investigation of stability and improvement of transparency in haptic devices in the presence of delay and environmental uncertainties based on adaptive methods

مهندسي مكانيك

A telerobot is a type of robot that executes orders and commands through a certain communication channel and from a distance by a human or machine operator. A human operator can control the movements of the telerobot as a follower robot from a long distance by means of a guidance system or touch device. The technology of telerobots has been widely used in various industries, including military industries, medical sciences (remote surgeries), astronautical sciences, nuclear sciences and even cinematographic sciences, and wherever direct human access is limited, this technology is used. is used Since the human force controls the follower by holding the robot, the hand of the human operator plays an important role in the remote operation process. One of the shortcomings observed in the research related to telerobots is that they usually consider the human hand as a passive member and do not consider the uncertainties of the environment. While the human hand should be considered as an active member in the telerobot system. Also, the impedance parameters of the hand are different from one person to another and the hardness of the environment is different from one environment to another, and this has an effect on the calculations of telerobot systems. Therefore, the design of the controller for these systems must be such that it can deal with the uncertainties of human hands and the environment. In this research, with the help of an adaptive generalized predictive controller and recursive least squares identification, the uncertainties of the environment are estimated and the human hand is considered as an active member. In this case, with the help of the Kalman estimator, the uncertainties of the human hand are also estimated. The transparency obtained from the designed controller is compared with previous controllers in common devices. Also, through the Lyapunov function and LMI matrix inequality, the stability of the closed loop system including the designed predictor and adaptive controller is proved. The results show that while the transparency of the adaptive predictive controller has increased, the system has been able to maintain its stability and cope with the round-trip delays that exist in the telerobot system

7

دكتر حميد صادقيان