Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Danesh,Mahmoud Kadkhodaei,Mehdi Keshmiri
محمد دانش (استاد راهنما) محمود کدخدایی الیادرانی (استاد مشاور) مهدی کشمیری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Pagoli
امیر پاگلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
Continuum robots, in contrast with traditional rigid-link robots, have a continuous backbone with no joints; Traditional robots have rigid underlying structures that limit their ability to interact with their environment. These robots often encounter difficulties operating in unstructured and highly congested environments. Many animals and plants exhibit complex movement with soft structures. Muscular hydrostats (e.g. octopus arms and elephant trunks) are almost entirely composed of muscle and connective tissue. Also, plant cells can change shape when pressurized by osmosis. Researchers have been iired by biology to design and build soft robots. With a soft structure and redundant degrees of freedom, these robots can be used for delicate tasks in cluttered and/or unstructured environments.Over the last decade; researchers have developed continuum robots that provide new capabilities relative to traditional robots. The most commonly used continuum robots are kinematically no redundant. These robots are typically used in well-de?ned environments in which they repetitively perform prescribed motion with great precision. This capability is used in many successful applications, primarily in manufacturing. These robots are designed to be stiff so that vibration and deformation of the structure and drivetrain do not reduce the accuracy of movement. In general, hard robots have multiple ?exible joints connected by stiff links. In this research, a new dynamic model for continuum robot manipulators is derived. A geometric model of a 3-link continuum robot manipulator with a circular cross-section is considered. This model is assumed to have no torsional effects. We introduce a method for deriving kinematic relationships for a general and potential energy of the manipulator is obtained by sum of the kinetic and potential energy of all trunks elements and the elastic potential energy of the bending SMA wires. Using the Lagrange equation, the dynamic model of a continuum robot manipulator is obtained. Three different control approaches including computed torque method, sliding mode and adaptive sliding mode are stated for the proposed model. Each of the controllers' performances is evaluated in different conditions. Numerical simulation results are presented for a spatial 3-section continuum robot manipulator. The numerical results indicate that the control system has a high degree of accuracy and robustness specifically with the adaptive-sliding control scheme. Keywords: Continuum Robot, Dynamic Modeling, Computed Torque Control, Sliding Mode Control, Adaptive- Sliding Mode, SMA Wire.
در این پژوهش تحلیل سینماتیک و دینامیک ربات پیوسته سه بخشی با عملگرهای ساخته شده از مواد هوشمند و نیز کنترل موقعیت پارامترهای فضای پیکره بندی این ربات با بکارگیری روش های مختلف کنترلی مدنظر قرار گرفته است. ربات مورد بررسی از سه بخش انعطاف پذیر تشکیل شده است. در این حالت انتهای هر بخش، ابتدای بخش بعدی خواهد بود. هر بخش از یک سیم مرکزی و سه سیم جانبی، تشکیل می شود. محرک های این ربات در دو حالت کششی و فشاری به سیم های جانبی نیرو وارد می کنند و باعث خمش هر بخش و در نتیجه تغییر موقعیت ربات در فضا می شوند. در هر بخش علاوه بر سیم ها تعدادی دیسک صلب نیز وجود دارد. وظیفه ی عمده ی این دیسک ها حفظ پیوستگی هریک از بخش ها هنگام خم شدن سیم ها می باشد. سیم مرکزی به تمام دیسک ها متصل است، در حالی که سیم های جانبی تنها به دیسک انتهایی متصل هستند و می توانند آزادانه در دیسک های میانی و دیسک ابتدایی بلغزند. در نتیجه طول سیم های مرکزی ثابت و طول سیم های جانبی متغیر است. با توجه به فرض انحنای دایروی شکل، پیکر بندی هر بخش دارای دو درجه آزادی حرکت در فضا است. لذا پیکربندی یک ربات سه بخشی در فضا با شش مختصه حرکتی مشخص می گردد. در این گزارش، ابتدا معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس ربات پیوسته به صورت جامع و قابل استفاده برای ربات با تعداد بخش های متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. پس از آن، معادلات دینامیکی حرکت ربات پیوسته ی چندبخشی فضایی با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده است. در این معادلات، خواص و ویژگی های سیم های سوپرالاستیک در محاسبه انرژی پتانسیل لحاظ شده است. در ادامه و بر اساس معادلات حرکت سیستم، چهار روش کنترلی متفاوت جهت کنترل ربات در شرایط مختلف، مورد مقایسه قرار گرفته است؛ روش کنترلی گشتاور محاسبه شده، روش کنترلی مود لغزشی، روش کنترلی لغزشی-تطبیقی و روش مود لغزشی اصلاح شده. رفتار ربات تحت تاثیر عملکرد کنترل کننده های مطرح شده در شبیه سازی های متعدد نشان می دهد که کنترل مود لغزشی و لغزشی-تطبیقی گزینه های مناسبی برای کنترل این دسته از ربات ها در حضور تامعینی های پارامتری می باشند. کلمات کلیدی: 1- ربات پیوسته 2- آلیاژهای حافظه دار 3-کنترل کننده مود لغزشی 4-کنترل کننده لغزشی-تطبیقی 5-روش لاگرانژ 6-کنترل کننده لغزشی-تطبیقی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی