Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Keshmiri,Mojtaba Mahzoun,Mohammad jafar Sadigh
مهدی کشمیری (استاد مشاور) مجتبی محزون (استاد مشاور) محمدجعفر صدیق دامغانی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Hassan Ghasemi
محمد حسن قاسمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1379

TITLE

Coordinated Minimum Time Motion of a Cooperative Multi Manipulator System along a Specified Path
The application of manipulators in demands high speed of manipulator to achieve the shortest possible time for a manipulator to accomplish a certain task. For more than two decades it is known that the solution to time optimal problem for a manipulator along specified path is bang-bang in terms of acceleration along the path and the switching points can be found by phase plane analysis. Despite great advancements, no direct method is still available for finding switching points and constructing switching curve specially for cooperative multi manipulator systems. So far, all proposed methods are based on search algorithms. Although this search algorithm can give the solution, it is very tedious and time consuming and the problem gets worse for cooperative multi manipulator systems. This thesis is concerned with developing a direct method to find the critical points and construction of switching curve for non-redundant cooperative multi manipulator systems. To this end, a rigorous study of the characteristics of the critical points and the switching curve is presented and based on that a direct algorithm is introduced. A main step in solution of time optimal problem on specified path is to find maximum/minimum acceleration at each step. For cooperative multi manipulator systems this amounts to solution of a linear programming problem. In this thesis a fast algorithm for time optimal control of cooperative multi manipulator systems is presented. The method takes advantage of the number of saturated actuators at each step and reduces the linear programming problem into the solution of a set of linear equations. More detailed studies are done about trapped area and locked area to further reduce computational effort through construction of switching curve in phase-plane Coordinated motion of multi manipulator systems is a challenging problem. The difficulty is due to redundancy of actuators, which if not employed properly may cause unwanted force generation in manipulators as well as the payload. This problem can get worse during a minimum time motion, in which the actuators are to move the end effector on the path as fast as possible. This thesis is concerned with problem of moving the end effector of a cooperative multi manipulator system along a specified path while internal force/moment in payload is limited to a certain amount. To this end, an improved time optimal algorithm based on phase plane analysis is presented which accounts for the limits of internal forces of payload as inequality constraints for time optimal motion.
کاربرد رباتها در اتوماسیون صنعتی ایجاب می‌کند که سرعت ربات زیاد بوده و زمان انجام وظیفه توسط رباتها کم باشد. توجه به مسئله کنترل ربات در حداقل زمان در کاربردهای صنعتی که در آنها عملیات مشابه به تعداد دفعات زیاد تکرار می‌شود اهمیت بسزایی دارد. طراحی مسیر حرکت با زمان بهینه یکی از مباحث مهم در علم رباتیک می‌باشد که توجه محققان را به خود جلب کرده است. مسئله حرکت حداقل زمان پنجه یک ربات روی مسیر مشخص در حالت کلی عبارت است از تعیین مقدار کنترل لازم- مثلاً نیرو و گشتاور عملگرها در یک سیستم رباتیک- در طی حرکت به نحوی که در نتیجه اعمال آن مسیر به گونه‌ای تعیین شوند که حرکت در حداقل زمان به انجام برسد. با توجه به اینکه حل در این مورد یک پاسخ بنگ- بنگ بر حسب شتاب در امتداد مسیر است، دو گام مهم در چنین حلی محاسبه شتاب حداکثر و یا حداقل در هر لحظه و پیدا کردن نقاط سوئیچ بین شتاب حداکثر و شتاب حداقل است. محاسبه شتاب حداکثر و حداقل ممکن ربات در امتداد مسیر، که برای رباتهای سری از طریق حل معادلات جبری حاصل می‌شود، برای رباتهای همکار نیازمند حل یک مسئله بهینه‌سازی خطی است که حجم محاسبات قابل توجهی را سبب می‌گردد. از سوی دیگر لزوم هماهنگی بین رباتهای همکار در اعمال نیرو در حین حرکت در حداقل زمان پیچیدگی دیگری است که باید مورد توجه قرار گیرد. در این رساله مسئله حرکت رباتهای همکار روی مسیر مشخص در حداقل زمان با ملاحظه محدودیت گشتاور عملگرها و نیروهای داخلی بررسی شده و الگوریتمی برای طراحی کنترلر هماهنگ حداقل زمان با کنترل میزان نیروی اعمالی به بار پیشنهاد شده است. بنابراین ابتدا الگوریتمی جهت محاسبه شتاب حداکثر و حداقل در طی مسیر بر مبنای استفاده از حداقل تعداد عملگرهای اشباع در شرایط حرکت با حداکثر و یا حداقل شتاب ارائه می‌شود. این الگوریتم مقدار شتاب حداکثر و یا حداقل را بدون نیاز به حل مسئله بهینه‌سازی خطی و تنها با حل تعدادی معادله جبری بدست می‌دهد. این روش می‌تواند نقش مهمی در افزایش سرعت محاسبات و امکان‌پذیری پیاده‌سازی بهنگام کنترلر بهینه ایفا نماید. سپس نشان داده می‌شود که به علت وجود افزونگی در تعداد عملگرهای رباتهای همکار روشهای قبلی برای محاسبه مرز ناحیه غیر قابل دسترس، تعیین نقاط بحرانی و رسم منحنی سوئیچ در اینجا کارایی ندارد و نهایتاً روشی جهت محاسبه نقاط بحرانی و رسم منحنی سوئیچ رباتهای همکار ارائه خواهد شد. همچنین در این تحقیق روشی تقریبی بر مبنای الگوریتم‌های آموزشی ارائه شده که به کمک آن می‌توان در هر مرحله زمان طی شدن مسیر توسط ربات را نسبت به مراحل قبل کاهش داد و در نهایت ضمن یافتن نقاط سوئیچ، زمان حرکت به سمت مقدار معین حداقل زمان میل می‌نماید. این روش به دلیل عدم نیاز به محاسبه منحنی سوئیچ امکان پیاده‌سازی بهنگام را دارا می‌باشد. روش ارائه شده بر مبنای ارائه دو الگوریتم برای نزدیک شدن به نقاط سوئیچ خارج از مرز ناحیه غیر قابل دسترسی و نیز برای نزدیک شدن به نقاط سوئیچ روی مرز ناحیه غیر قابل دسترسی استوار است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی