Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad jafar Sadigh,Mehdi Keshmiri
محمدجعفر صدیق دامغانی زاده (استاد مشاور) مهدی کشمیری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamid Sadeghian
حمید صادقیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1386

TITLE

Multi-Priority Force/motion Control in Redundant Robotic Systems an Application to Physical Human-Robot Interaction
This research presents a dynamic level control algorithm to meet simultaneously multiple desired tasks based on their allocated priorities for redundant robotic systems. It is shown that this algorithm can be treated as a general framework to achieve control over the whole body of the robot. The control law is an extension of the well-known acceleration based control to redundant robots, and considers also possible interactions with the environment at any point of the robot body. The stability of this algorithm is proven and some of the previously developed methods are formulated using this approach. To control the interaction on the robot body, null space impedance control is developed within the multi-priority framework. Furthermore, the problem of task space control, while guaranteeing a compliant behavior for the redundant degrees of freedom, is considered. This issue may arise in the case where the robot experiences an interaction on its body, especially in the presence of humans. The proposed approach guarantees accurate task execution and compliance of the robot body during intentional or accidental interaction, simultaneously. The asymptotic stability of the task space error is ensured by using suitable observers for estimating and compensating the generalized forces acting on the task variables, without using joint torque measurements. Two different controller-observer algorithms are designed based on the task space error and the generalized momentum of the robot. The performance of the proposed algorithms is evaluated by numerical simulations as well as experiments on a 7R KUKA lightweight robot arm. Keywords: Redundant robots, Multi-priority control, Null space impedance control, Physical human-robot interaction.
دراین رساله الگوریتم چنداولویتی در سطح دینامیک به منظور کنترل همزمان چندین وظیفه با اولویت‌های معین در یک سیستم افزونه رباتیک ارائه می‌شود. با مقایسه با الگوریتم‌های موجود در تحلیل افزونگی نشان خواهیم داد که چگونه می‌توان از این الگوریتم به صورت یک چهارچوب کلی برای تحلیل افزونگی و کنترل بدنه ربات بهره برد. بعلاوه، مساله پایداری داخلی به همراه راه حلی برای تکینگی الگوریتمی در کنترل چنداولویتی در سطح شتاب ارائه می‌شود. کنترل امپدانس در فضای پوچ به صورت یکی از نتایج کنترل چنداولویتی در سطح شتاب معرفی می‌شود. ایده کلی در این روش داشتن کنترل بر روی برهم‌کنش بدنه ربات با محیط (غالبا انسانی) از طریق یک رفتار امپدانسی در فضای مفاصل و در فضای پوچ وظیفه اصلی در کنار کنترل فضای وظیفه اصلی ربات است. در ادامه مطالعات گسترده‌ای در راستای تصحیح خطای اعمال شده روی وظیفه اصلی در حین برهم‌کنش با بدنه ربات، انجام شده است. به این منظور دو روش کلی برای طراحی مشاهده‌گر اختلال یکی بر اساس خطای ایجاد شده در فضای وظیفه و دیگری بر اساس ممنتوم سیستم ارائه شده است. با استفاده از این روش‌ها می‌توان در کنار داشتن یک برهم‌کنش ایمن بین ربات و محیط انسانی، خطای حاصل از این برهم‌کنش روی فضای وظیفه را نیز مینیمم کرد. تمامی الگوریتم‌های پیشنهادی به صورت عددی و تجربی بر روی ربات KUKA LWR آزمایش شده و کارایی آنها در عمل نشان داده شده است. کلمات کلیدی: رباتهای با افزونگی سینماتیکی،کنترل چنداولویتی، کنترل امپدانس در فضای پوچ، برهم‌کنش فیزیکی میان انسان و ربات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی