عنوان پایان‌نامه
سنتز و کنترل رباتهای موازی کابلی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی محدب
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکاترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69408;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 284935
- تاریخ دفاع
- ۱۹ اسفند ۱۳۹۳
- دانشجو
- حسن بیانی
- استاد راهنما
- مهدی طالع ماسوله, احمد کلهر
- چکیده
- در بسیاری از صنایع امروزی رباتها نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کنند. مزایای فراوان ربات شامل دقت، سرعت، تکرارپذیری و کارایی بیشتر نسبت به نیروی انسانی عامل اصلی این مورد می‌باشد. همچنین رباتهای موازی با توجه به ساختار منحصر به فرد توانایی‌های مطلوب‌تری نسبت به ربات های سری دارند. در این میان ربات های موازی کابلی را می‌توان زیرمجموعه ای از رباتهای موازی با برتری‌های خاص نسبت به رباتهای سری و موازی دانست. از جمله آنها می‌توان فضای کاری بسیار بزرگ، وزن و اینرسی کم قسمت‌های متحرک، نقل و انتقالات با ظرفیت زیاد و با سرعت و شتاب بسیار بالا، هزینه ساخت و نگهداری پایین، راحتی در جابجایی و کاربردهای لامسه‌ای اشاره کرد. برمبنای همین برتری‌ها، ربات های کابلی موازی توجهات بیشتری را در سالهای اخیر به خود جذب کرده‌اند. در عین حال این دسته از رباتهای موازی دارای سینماتیک و دینامیک بسیار پیچیده به علت استفاده از کابل می‌باشند که منجر به بروز پیچیدگیهای فراوان در مسئله سنتز و کنترل این رباتها می‌شود. علاوه براین انعطاف پذیری و برخورد کابل در فضای‌کاری ربات با اشیا مسئله ای هست که معمولا مدلسازی ربات را بسیار پیچیده می‌سازد. وجود افزونگی در این رباتها به علت همین ویژگی ساختاری ناگزیر است که خود باعث پیچیدگی حل مسئله می‌شود. در این پروژه هدف اولیه به دست آوردن مرز فضای‌کاری ربات های کابلی موازی بر اساس روش‌های بهینه‌سازی می‌باشد. سپس براساس فضای‌کاری به دست آمده و با استفاده از روش بهینه سازی محدب، بزرگترین بیضی (بیضی‌گون) درون فضای کاری رباتهای کابلی موازی به دست می‌آید. این مسئله از حیث سنتز و بررسی سینماتیکی ربات موازی کابلی از اهمیت بالایی برخوردار است. علاوه براین شکل بیضی (بیضی‌گون) بسیار راحت‌تر قابل تعریف می‌باشد. از مزایای بسیار مهم روش بهینه سازی محدب، گرفتار نشدن در بهینه محلی و یافتن بهینه‌های سراسری می‌باشد. با توجه به نتایجی که برای فضای کاری به دست می‌آید، می‌بایست سنتز ربات به صورت بهینه صورت پذیرد. بدین معنا که در هر سه نوع سنتز نوعی و ابعادی و عددی بهینه‌سازی صورت پذیرد ربات کابلی بهینه برای فضای کاری بهینه به دست آمده به دست آورده شود. در این بهینه‌سازی ابعاد کلی ربات و تعداد کابلها ومحل اتصال آنها و ابعاد نسبی عملگر نهایی به طور دقیق مشخص می‌گردند و بنابراین ربات کابلی بهینه به دست می‌آید. بعلاوه، در مسئله سنتز مسایلی مانند برخورد کابلها با یکدیگر و همچنین برخورد کابلها با عملگر نهایی نیز مورد بررسی قرار گرفته‌اند. کنترل ربات کابلی از مسائلیست که با توجه به دینامیک غیرخطی بسیار چالش برانگیز می‌باشد.برای کنترل هر سیستم نگارش معادلات دینامیکی الزامی می‌باشد. علاوه بر معادلات دینامیکی، می‌بایست معادلات سینماتیکی و استاتیکی رباتهای کابلی که با یکدیگر ارتباط نزدیکی دارند، در نظر گرفته شوند. کنترلرهای متفاوتی در این پروژه استفاده گردیده‌اند که به جهت مقایسه و به دست آوردن بهترین کنترلر بوده است. به عنوان مثال می توان به کنترلر تناسبی‌انتگرالگیر‌مشتقگیر، روش جانمایی قطبها، کنترلر مودلغزشی و کنترلر تطبیقی اشاره نمود. با توجه به شبیه سازی‌های اولیه، کنترلرهای طراحی شده بر روی دو ربات کابلی موازی آزمایشگاهی ساخته شده در این پروژه پیاده گردیدند و نتایج حاکی از تطابق مدل‌های به دست آمده و رباتهای ساخته شده بود. برای محاسبه مکان واقعی عملگر نهایی، روش برخط به کار رفته جهت پردازش تصویر در این رساله ارایه شده است. کلمات کلیدی: ربات های موازی کابلی، بهینه سازی محدب، سنتز ابعادی، سینماتیک، دینامیک، پردازش تصویر، کنترل و شناسایی سیستم.
- Abstract
- ندارد
