Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Keshmiri,Saeed Behbahani
مهدی کشمیری (استاد راهنما) سعید بهبهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Dadkhah
حسین دادخواه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Planning and Implementation of Optimal Transferring of an Object by Two Planar Cooperative Manipulators
While cooperation among robots enhances the capabilities of the robotic systems and their applications, it imposes kinematic, dynamic, and control complications on them due to the closed chains created. In this study, the kinematic, dynamic, and control aspects of a set of planar cooperative manipulators are initially investigated to be followed by a study of the optimal path planning (using different optimization indexes) for the two independent phases of approaching to and transferring an object by manipulators. The mechanism’s dynamic equations for the approaching phase will be derived using the Recursive Newton-Euler and the Langrage methods while the method of Lagrange Approach for Constrained Systems will be employed to derive those for the transferring phase. In continuation, various methods of robotic control are introduced to design two controllers based on computed torque and fuzzy methods and the problem of locating the mechanism on the desired path by these two controllers is investigated. The main objective of the present study is optimal path planning. As already said above, the problem is investigated for the two phases of a set of cooperating manipulator approaching to and transferring an object, in both the joint and work spaces of the robot, respectively. In the approaching phase, optimization is based on the three indexes, time (to minimize the time that the manipulator approaches the object), kinematics (to minimize the squared second norm of the joint velocity along the trajectory), and dynamics (to minimize manipulators' energy consumption). In the transferring phase, the kinematic and dynamic indexes are also optimized to achieve an optimized trajectory. The dynamic optimization problem is reformulated as a parametric or static optimization problem using approximation equations and two different methods of physical discretization, mathematical discretization. In the mathematical discritization two approaches are implemented using simple polynomials of the time function, and mathematical discretization using a linear combination of a finite number of shifted Legendre polynomials. These equations are then solved using GA. Three sets of kinematic, dynamic, and geometrical constraints are effected as penalty functions on the system and it is found that the mathematical discretization using a linear combination of a finite number of shifted Legendre polynomials leads to obtaining the global optimum point for the three indexes considered due to its extensive search limit. Keywords: Cooperative Manipulator, Optimal Trajectory Planning, Dynamic Optimization, GA
همکاری بین ربات ها از یک سو باعث افزایش قابلیت سیستم های رباتیکی و تنوع کاربرد های آن شده و از سوی دیگر به دلیل ایجاد زنجیره های بسته، پیچیدگی های سینماتیکی، دینامیکی و کنترلی بیشتری را به این سیستم ها تحمیل می کند. در این تحقیق ضمن مروری بر سینماتیک، دینامیک و کنترل مجموعه ای از بازوهای همکار صفحه ای، مسأله طراحی مسیر بهینه (با اندیس های مختلف بهینه سازی) در دو فاز مجزای حرکتی قبل و بعد از اتصال بازوها به جسم مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات دینامیک مکانیزم در فاز نزدیک شدن بازوها به جسم با بکارگیری دو روش نیوتون-اویلر بازگشتی و لاگرانژ و در فاز انتقال جسم توسط بازوها با استفاده از روش لاگرانژ برای سیستم های مقید به دست آمده اند. در ادامه با معرفی روش های گوناگون کنترلی برای کنترل سیستم های رباتیکی، در نهایت با طراحی کنترل کننده به دو روش یکپارچه تورک محاسباتی و فازی، مسأله قرار گرفتن مکانیزم در یک مسیر مشخص توسط این دو کنترل کننده مورد بررسی قرار گرفته است.طراحی مسیر بهینه موضوع اصلی این تحقیق است. در این تحقیق مسأله طراحی مسیر بهینه در دو فاز مجزای نزدیک شدن بازوها به جسم و انتقال جسم توسط بازوها، به ترتیب در فضای مفاصل و فضای کاری ربات بررسی شده است. در فاز نزدیک شدن بازوها به جسم بهینه یابی بر روی سه اندیس زمان (جهت کمینه کردن زمان رسیدن بازوها به جسم)، سینماتیکی (جهت کمینه کردن انتگرال مجذور نُرم دوم مفاصل ربات) و دینامیکی (جهت کمینه کردن انرژی مصرفی عملگرها) انجام گرفته است. همچنین در فاز انتقال جسم توسط بازوها اندیس های سینماتیکی و دینامیکی جهت دست یافتن به مسیر بهینه انتخاب شده اند. بهینه سازی دینامیکی با استفاده از توابع تقریبی و به کمک سه روش متفاوت گسسته سازی فیزیکی، گسسته سازی ریاضی با استفاده از چندجمله ای های ساده تابع زمان و گسسته سازی ریاضی با استفاده از ترکیب خطی تعداد محدودی از چندجمله ای های لِژاندر انتقال یافته به یک مسأله بهینه سازی پارامتری تبدیل و سپس به کمک الگوریتم ژنتیک حل شده اند. با اعمال سه دسته قیود سینماتیکی، دینامیکی و هندسی وارد بر سیستم به فرم توابع پنالتی به مسأله مورد نظر، مشخص شد که روش گسسته سازی ریاضی با ترکیب خطی تعداد محدودی از چندجمله ای های لژاندر انتقال یافته به دلیل بالا بودن فضای جستجوی آن، منجر به نقطه کمینه مناسب تر برای اندیس های مورد نظر خواهد شد. کلمات کلیدی: ربات همکار، طراحی مسیر بهینه، بهینه سازی دینامیکی، بهینه سازی پارامتری، الگوریتم ژنتیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی