24425

MEC2 273

كارشناسي ارشد

مهندسي مكاترونيك

فني و مهندسي

1403/11/03

88 ص.

محمد مطهري فر , حسين كريم پور

عمليات از راه دور دوجانبي , ربات داراي پايه‌ي نوساني , جبران‌سازي ارتعاش پايه , كنترل رديابي موقعيت

در اين پايان‌نامه، يك روش جديد براي كنترل از راه دور دوجانبي رديابي موقعيت براي ربات‌هاي داراي پايه‌ي نوساني، ارائه شده‌است. فرض شده است كه ربات راهبر، داراي بازوهاي صلب و مستقر بر پايه‌ي صلب، و ربات رهرو نيز داراي بازوهاي صلب اما مستقر بر پايه‌ي غيرصلب باشد كه مي‌تواند حركت‌هاي ناخواسته انجام دهد. اين حركت‌ها، مي‌تواند رديابي موقعيت را دچار مشكل كند. همچنين، وجود تاخير زماني در عمليات از راه دور دوجانبي، مي‌تواند پايداري سامانه را به چالش بكشد. روش پيشنهادي، رديابي دقيق موقعيت در حضور تاخير ارتباطي كراندار و حركت‌هاي ناخواسته‌ي پايه‌ي ربات رهرو را تضمين مي‌كند. براي اثبات پايداري اين روش، ديناميك دست انسان و محيط اطراف ربات رهرو، به صورت يك سامانه‌ي پايدار ورودي به حالت (ورودي به خروجي) مدل‌سازي مي‌گردد. سپس با استفاده از مجموعه‌ي قضاياي پايداري ورودي به حالت و بهره‌ي كوچك، پايداري سامانه‌ي عمليات از راه دور دوجانبي كلي - شامل ربات‌هاي راهبر و رهرو، انسان و محيط خارجي - در حضور تاخير ارتباطي كراندار و حركت‌هاي ناخواسته‌ي پايه‌ي ربات رهرو، ثابت مي‌شود. با توجه به حركت‌هاي ناخواسته‌ي پايه‌ي ربات رهرو، دست‌يابي به رديابي موقعيت مناسب ميان پنجه‌ي آن و پنجه‌ي ربات راهبر، مستلزم انتقال كنترل‌كننده‌ي پيشنهادي به فضاي كارتزين (فضاي كاري) با استفاده از يك روش مناسب مي‌باشد. بنابراين به عنوان نمونه، كنترل‌كننده‌ي پيشنهادي با استفاده از روش ترانهاده‌ي ژاكوبين به فضاي كاري منتقل شد و سپس روي يك ربات صفحه‌اي دوبازويي با پايه‌ي متحرك، شبيه‌سازي گرديد. نتايج شبيه‌سازي، كارايي روش پيشنهادي را تأييد مي‌كند.

Bilateral Teleoperation , Oscillatory-Base Manipulator , Base Vibration Suppression , Position Tracking Control

Bilateral Teleoperated Position Tracking Control of Oscillatory-Base Manipulators

مهندسي مكانيك

In this thesis, a novel method is proposed for bilateral teleoperated position tracking control of manipulators with an oscillatory base. It is assumed that the master manipulator has rigid arms and is mounted on a rigid base, while the slave manipulator also has rigid arms but is positioned on a non-rigid base, which may undergo unwanted movements. These unwanted base movements can introduce challenges in position tracking. Additionally, the presence of time delay in bilateral teleoperation can compromise system stability. The proposed method ensures accurate position tracking despite finite communication time delays and the undesired movements of the slave manipulator’s base. To establish stability, the dynamics of the human hand and the surrounding environment of the slave manipulator are modeled as an input-to-state stable (or input-to-output stable) system. Then, leveraging input-to-state stability and small-gain theorems, the overall stability of the bilateral teleoperation system - comprising the master and slave manipulators, the human operator, and the external environment - is demonstrated under finite communication time delay and base oscillations. Due to the unwanted movements of the slave manipulatorʹs base, achieving proper position tracking between its end-effector and that of the master manipulator requires the proposed controller to be transformed into the Cartesian space using an appropriate approach. As an illustrative example, the proposed controller is transformed using the Jacobian transpose method and then simulated on a two-arm planar manipulator with an oscillatory base. The results validate the effectiveness of the proposed approach.

5