Skip to main content
SUPERVISOR
Mostafa Ghayour,Abbas Fattah
مصطفی غیور (استاد راهنما) عباس فتاح (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mostafa Shariatinia
مصطفی شریعتی نیا

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Optimal Trajectory Planning of a Mobile Robot with Spatial Manipulatorfor Obstacle Avoidance
Mobile robots that consist of a mobile platform with one or many manipulators mounted on it are of great interest in a number of applications. Combination of platform and manipulator causes robot operates in extended work space. The analysis of these systems includes kinematics redundancy that makes more complicated problem. However, it gives more feasibility to robotic systems because of the existence of multiple solutions in specified workspace. This paper presents a methodology for generating paths and trajectories for both the mobile platform and a 3DOF manipulator mounted on it, in the presence of obstacles. Obstacles add kinematics constraint into optimization problem. The method employs smooth and continuous functions such as polynomials. The proposed method includes obtaining time history of motion of mobile robot. It is supposed obstacles can be enclosed in cylinders. Platform that has been used in this research is a differentially-driven platform. The core of the method is based on mapping the non-holonomic constraint to a space where it can be satisfied trivially. A suitable criterion can be used to solve an optimization problem to find the optimal solution. In this research, the problem of path planning with simultaneous optimization of kinematics and dynamic indices has been accomplished using genetic algorithm in order to find the global optimum solution. The validity of the methodology is demonstrated by using a differential-drive mobile manipulator system, and various simulations of platform with a spatial 3-link manipulator are presented to show the effectiveness of the presented method. Keywords: Mobile robots, spatial manipulators, non-holonomic platform, trajectory planning, genetic algorithms, obstacle avoidance.
در این تحقیق روشی برای طراحی مسیر یک سیستم موبایل ربات فضایی شامل پایه غیرهلونومیک و بازوی سه لینکی در حضور موانع ارائه شده است. در اینجا از توابع پیوسته و هموار مانند توابع چندجمله ای به منظور مسیریابی ربات استفاده شده است. روش ارائه شده شامل به دست آوردن تاریخچه زمانی حرکت محرک های ربات می شود که تحت رفتار این محرک ها، ربات به پیکربندی نهایی خود می رسد. به منظور ساده سازی، فرض می شود که موانع موجود در مسیر دارای اشکال هندسی منظم باشند همچنین پایه به کار رفته در این تحقیق، پایه با رانش دیفرانسیلی است که از انواع پرکاربرد پایه ها ست. بازوی مکانیکی واقع بر پایه نیز بازوی سه درجه آزادی فضایی می باشد. ترکیب بازو و پایه باعث می شود که ربات در فضای کاری وسیع تری عمل کند. هر چند بررسی این نوع سیستم ها شامل بررسی مساله ای به نام افزونگی درجات آزادی می شود که به پیچیدگی مساله می افزاید، ولی افزونگی درجات آزادی در ربات، قابلیت های ویژه ای از نظر کاربردی برای آنها ایجاد می کند. در ربات های دارای افزونگی درجات آزادی در یک فضای کاری مشخص، مسیرهای متعددی برای ربات وجود دارد. یک راه برای انتخاب یک مسیر مناسب از بین مسیرهای ممکن، انتخاب یک اندیس مناسب و بهینه کردن آن می باشد. این اندیس می تواند شامل اندیس های سینماتیکی و دینامیکی با توجه به اهمیت هر یک و یا ترکیبی از چند اندیس با ضرایب وزنی مطلوب باشد. نتایج عددی و نمودارها جهت طراحی مسیر بهینه برای یک موبایل ربات در حضور موانع با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک آورده شده است. موانع بکار رفته در مساله نیز فضایی بوده و موانع ثابت و متحرک را شامل می گردد. مسیر به دست آمده و تاریخچه حرکت پایه و بازو نیز به دلیل استفاده از توابع چند جمله ای، پیوسته و یکنواخت است. تاریخچه مقدار گشتاور پایه و بازو بر حسب زمان به روش ارائه شده رسم و ملاحظه گردید که این روش منجر به جواب های مطلوب، معقول، هموار و بهینه می گردد. همچنین تاریخچه حرکت زاویه ای هر یک از عضوها و پایه بر حسب زمان رسم شد و ملاحظه گردید که تاریخچه حرکت به صورت توابع پیوسته و هموار از زمان است. کلمات کلیدی : موبایل ربات، بهینه سازی، طراحی مسیر، بازوی مکانیکی ماهر، الگوریتم ‍ژنتیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی