عنوان پایان‌نامه
انالیز دینامیکی یک روبات کروی با استفاده از راهکار های شناسایی سیستم به همراه بهینه سازی مصرف انرژی و کنترل حرکت آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2004;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50330
- تاریخ دفاع
- ۱۰ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمدرضا کمالدار
- استاد راهنما
- محمد محجوب
- چکیده
- ربات کروی یکی از انواع ربات های متحرک است که از یک پوسته ی کروی و یک مکانیزم ایجاد حرکت که در داخل پوسته ی کروی قرار داده می شود تشکیل شده است. این ربات با غلتش بر روی سطح زمین حرکت می کند. از ربات کروی برای مقاصدی مانند جستجو در محیط های ناشناخته، حرکت وداده برداری در لوله ها و مخازن نفت، آب و فاضلاب می توان استفاده نمود. همچنین از این ربات می توان به عنوان لوازم سرگرمی برای کودکان و همچنین توانبخشی کودکان استفاده نمود. مکانیزم های مختلفی در ربات کروی استفاده می¬شود که اکثر آنها مبتنی بر تغییر محل مرکزجرم و استفاده از نیروی جاذبه ی گرانشی هستند. در بعضی از موارد نیز از گشتاور ژیروسکوپی برای ایجاد حرکت در ربات استفاده می شود. در این پژوهش سعی شده است به بررسی جنبه هایی ازربات کروی پرداخته شود که تا کنون تحقیقات و مطالعات کمتری در رابطه با آنها انجام شده است. این پژوهش شامل بررسی مبانی نظری حاکم بر یک سیستم غیرهولونوم و سپس مدلسازی، حل تحلیلی، شبیه سازی عددی حرکت ربات کروی و در نهایت انجام کارتجربی است. به همین منظوردر زمینه ی تئوری، توجه خود را معطوف به یافتن مدل سینماتیک مستقیم و معکوس، مدل دینامیکی و در نهایت ارائه ی یک الگوریتم ساده برای کنترل و مسیریابی ربات کروی نموده ایم. طراحی های کنترلی نیز به منظور بهبود عملکرد ربات و بهینه سازی مصرف انرژی آن با استفاده از روش های شناسایی سیستم انجام شده است. همچنین، در این پژوهش، یک نمونه ی آزمایشگاهی از ربات کروی ساخته شده است که به کمک آن به بررسی صحت مدل های ارائه شده و همچنین ارزیابی عملکرد الگوریتم مسیریابی می پردازیم. نهایتا مقایسه نتایج حاصل از آزمایش و کارتجربی با نتایج حاصل از حل تحلیلی و شبیه¬سازی عددی گویای صحت مدلسازی و همچنین عملکرد مطلوب الگوریتم مسیریابی پیشنهادی می باشد.
- Abstract
- Spherical mobile robot is a type of mobile robot consisting of a spherical shell and an internal driving unit. The spherical shape grants easy movement and stability, both of which are important concerns in the navigation and control of robots. Spherical robots, since, have potential applications in planetary explorations, training toys, rehabilitation, etc. The robot moves by changing the position of the center of mass. The spherical robot is a nonholonomic system while it rolls on a surface. This thesis deals with the problem of reconfiguring a spherical robot (without slipping) on a flat surface from an arbitrary initial point on the surface to a desired final configuration. To bring the spherical robot to the target position a mathematical model of the forward and inverse kinematics of the robot is used by considering the nonholonomic constraints. A vision-based close-loop motion control is proposed for reconfiguration. The procedure starts by finding the location of the robot and continues by generating an admissible path from the position of the robot to the desired target configuration. During the motion, the robot path is tracked by an overhead camera and the deviation of the robot from the generated path is corrected by the motion control system. A simple control architecture is also used for applying the real-time control actions. Hardware and software of the prototype and close-loop motion control system are introduced briefly. For some simple tasks the experimental results are presented to demonstrate the efficiency of the motion control system.
