Skip to main content
SUPERVISOR
Mostafa Ghayour,Abbas Fattah
مصطفی غیور (استاد راهنما) عباس فتاح (استاد راهنما)
 
STUDENT
Poulad Moradi Shahmansouri
پولاد مرادی شاه منصوری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Modeling and Control of a 3 DOF Cable Driven Manipulator with New Architecture
Cable robot is a type of parallel robots which common rigid links are replaced with cables, therein. This causes reduction in expenses and time of robot manufacturing, assembly and erection, startup and maintenance. However, cables' unidirectional actuating force makes great challenge for the researches to control the robot. This thesis deals with kinematics, dynamics and control of a three degree of freedom (roll, pitch and heave) cable driven parallel robot with new architecture. The motivation behind this work was to derive the kinematics and dynamics equations and implement a suitable control law on a new cable robot. The main contribution of the work was to find the kinematic and motion equations of the robot and apply suitable control laws so that stability of the system to be kept. Also the simulation of a closed loop system has been studied. Meanwhile feasible workspace has been sketched. As the result following to develop the kinematic equations, motion equations has been derived by using Newton-Euler method. It is evident that zero consideration of the accelerations yields static equations. Afterwards, nonlinear-robust control laws on cables have been found through utilizing sliding mode control method. This is accompanied by proof of asymptotically stability of the robot during tracking paths which cable tensions are maintained positive, thereon. The main innovation in this thesis has been to govern an actuator in order to maintain positive tension in cables as well as decrease the actuation forces, improve system response and increase stability. In fact it has been shown that this boom guarantees permanent positive tension in the cables and optimizes the cable forces. The control law of this actuator has been expressed here. Finally, the effectiveness of the proposal has been investigated by using numerical simulation that has been done through MATLAB and SIMULINK algorithms. So, eliminating chattering effect has been firstly indicated. Next, the good effectiveness of increasing boom force on cable tensions has been shown accompanied by the improvement of feasible work space. For the next step derived boom control law has been utilized and positive tension guarantee as well as optimization of them has been well demonstrated. Good response of system also has been shown during tracking different paths and under disturbance. In this regard paths with different starting points with respect to the robot initial condition have been governed. Meanwhile desired paths' tracking speeds have been increased but the robot has responded well. At last by considering passivity of cable tensions, feasible work space has been sketched. Results arising from this thesis can be a good basis to design new cable robots. Keywords: Cable Driven Robots, Kinematics, Dynamics, Sliding Mode Control, Boom Force, Feasible Work Space
ربات های کابلی گونه ای از ربات های موازی هستند که در آنها به جای عضو های صلب از کابل استفاده گردیده است. این امر باعث کاهش هزینه و زمان ساخت، نصب، راه اندازی و نگهداری ربات می گردد. اما به علت ناتوانی کابل در تحمل فشار، کنترل ربات های کابلی همواره چالشی را برای محققین به وجود آورده است. در این پایان نامه، سینماتیک، دینامیک و کنترل یک ربات کابلی سه درجه آزادی با ساختار جدید (غلتش، گردش و خیز) مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای این کار ابتدا به توسعه معادلات سینماتیک ربات پرداخته شد. سپس با استفاده از روش نیوتن-اویلر معادلات حرکت سیستم استخراج گردید. پس از آن با استفاده از روش کنترل مودهای لغزشی قانون کنترل مقاوم غیر خطی برای کابل ها بدست آمد و اثبات گردید که به شرط مثبت بودن کشش در کابل ها، ربات پایدار خواهد بود. مسئله دیگری که اولین بار در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت، تاثیر بوم میانی در کاهش نیرو های تحریک، بهبود پاسخ و توسعه فضای کاری است. در واقع نشان داده شدکه می توان با استفاده از قانون های کنترل متفاوت در ربات های کابلی ضمن تضمین کشش کابل ها و افزایش فضای کاری، نیروی محرک ها را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داد. در نهایت با استفاده از نرم افزار MATLAB رفتار ربات در شرایط مختلف شبیه سازی و صحت روابط در مورد عملکرد ربات از جمله تاثیر مثبت بوم میانی در توسعه فضای کاری، پاسخ مناسب در برابر اغتشاشات و طی مسیر از قبل طراحی شده، تایید گردید. نتایج حاصل از این پایان نامه می تواند به عنوان یک روش در طراحی ربات های کابلی مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی: 1- ربات کابلی 2-سینماتیک معکوس 3-روش نیوتن-اویلر 4- روش کنترل مودهای لغزشی 5- بوم میانی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی