Skip to main content
SUPERVISOR
مهدی کشمیری (استاد راهنما) سعید بهبهانی (استاد مشاور) شهرام هادیان جزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Rasoul Abazari
محمدرسول اباذری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Fault Detection and Motion Recovery in a 6-DoF Parallel Manipulator with Rotary Actuators
Motion behavior, Fault detection and failure recovery in a novel 6-DoF parallel manipulator is studied in this thesis. All possible faults in the manipulator are investigated and appropriate methods to detect and tolerate these faults are presented. Some of the proposed failure recovery methods are implemented on a real system. The investigated 6-DoF parallel manipulator is consisted of a fixed base, a moving platform, six upper arms and six lower arms; in which the upper arms connects to the lower arms and the moving platform with spherical joints at both ends. The lower arms are connected to the servo motor shaft by simple revolute joints. So the robot manipulator is consisted of six legs, which each leg contains two spherical joints, one revolute joint and two links, except for the base and moving platform parts. Kinematics equations of the system are generated both in the algebraic and differential form, considering the motion constraints. In the modeling process of the manipulator the joints flexibility and friction are ignored. It is well known that for these types of parallel manipulators, an exact analytic solution of the forward kinematics cannot be obtained. Therefor the forward kinematic equations of the manipulator are solved numerically using a Matlab/Simulink model. An ADAMS model was also developed to analyze the motion behavior of the system for the sake of comparison. This model was used to calculate the numerical results of both forward and inverse kinematics. Modeling of the behavior of the robot when it faces some sort of failure is the next step of the thesis. In this part three major possible faults in manipulators including link fracture, active joint jam and active joint force loss are studied. According to the lack of mechanical redundancy in this 6-DoF parallel manipulator, among the mentioned failures only the active joint jam failure is compensable. To do this, the change in DoF of the manipulator right after the failure occurrence is investigated firstly. Then two strategies, task prioritization and minimum velocity error, are proposed to compensate the failure consequences. To verify the simulation results of the two proposed strategies, the simulations are implemented on the real system. For this purpose, first the motor which has to encounter the failure is selected. Then the new motor inputs to compensate the effects of failure are calculated for both proposed strategies. The newly calculated motor inputs are then fed to the servo drives of the system. Servo drive transmits the appropriate signal to the servo motors in order to make them run. The encoders placed on the servo motors return the value of the servo motors angular position in each step. These values are compared with the firstly generated inputs to check ability of the proposed strategies in compensation of the failures. Keywords: 6-DoF parallel manipulator, Motion simulator, Rotary actuators, Failure analysis, Fault detection, Motion Recovery
در این پژوهش به بررسی رفتار حرکتی، تشخیص عیب و بازیابی حرکت در ربات موازی 6 درجه آزادی فضایی با محرک‌های دورانی پرداخته‌شده است. انواع عیوب احتمالی در این ربات بررسی شده و روش‌هایی برای تشخیص عیوب احتمالی در ربات و جبران اثرات این عیوب با روش‌هایی همچون الگوریتم های بهینه سازی موردبررسی قرارگرفته است. روش‌های پیشنهادی بر روی یک نمونه آزمایشگاهی پیاده‌سازی شده است. ربات 6 درجه آزادی موردبررسی از یک سکوی ثابت و یک صفحه متحرک، شش بازوی دورانی (مجهز به سیستم محرک) متصل به سکوی ثابت و شش بازوی میانی تشکیل شده که توسط اتصالات کروی به صفحه متحرک و بازوهای دورانی متصل می‌شوند. روابط سینماتیکی ربات با لحاظ کردن قیود حرکتی مفاصل و مدل کردن حلقه‌های سینماتیکی ربات، به‌صورت جبری و دیفرانسیلی استخراج‌شده است. از نرم‌افزار تحلیل رفتار حرکتی ADAMS به‌منظور شبیه‌سازی ربات و استخراج نتایج عددی سینماتیک مستقیم و معکوس استفاده‌شده است. در مدل‌سازی رفتار حرکتی ربات از لقی و انعطاف‌پذیری مفاصل همچنین اصطکاک در مفاصل صرف‌نظر شده است. مدل سازی ربات برای وقوع عیوب مختلف در ربات مرحله بعدی این پژوهش را تشکیل می دهد. در این مرحله سه دسته عیوب اصلی ربات شامل شکستگی بازو، قفل شدن محرکه و ازکارافتادن محرکه بررسی می شود. با توجه به نوع ربات، که غیر افزونه است، تنها عیب قفل‌شدگی محرکه ربات قابل جبران کردن است. برای جبران عیب قفل‌شدگی مفصل فعال، ابتدا تغییر درجات آزادی و افزونگی ربات در اثر وقوع عیب بررسی می شود و سپس خطای ناشی از عیب تا حد امکان جبران می‌شود. برای رفع عیب از دو استراتژی اولویت‌بندی کاربری‌های ربات و کمینه کردن خطای سرعت پنجه ربات استفاده می‌شود. در ادامه الگوریتم های جبران عیب پیشنهادی بر روی نمونه آزمایشگاهی پیاده‌سازی شده‌اند. به این منظور بر اساس هر یک از استراتژی‌های رفع عیب، سرعت‌های جدید محرکه‌های ربات برای شرایط وقوع قفل‌شدگی در یکی از مفاصل فعال ربات محاسبه‌شده‌اند. سپس عیب موردبررسی در حین کار ربات ایجادشده و سرعت‌های محرکه جدید توسط رابط نرم‌افزاری به ربات منتقل شده و نتایج حاصله برداشت شده است. کلمات کلیدی: ربات موازی شش درجه آزادی، شبیه‌ساز حرکت، محرک‌های دورانی، تشخیص عیب، بازیابی حرکت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی