Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed Behbahani,Mehdi Keshmiri
سعید بهبهانی (استاد راهنما) مهدی کشمیری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Shakeri
مهدی شاکری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Stability Analysis and Transparency Performance Improvement of a Haptic Robot
In recent years, people have become interested in interacting with a virtual world via a virtual reality system. Haptic robots are designed to provide the sense of touch in this connection. There are various and continuously increasing applications for these robots in education, medicine, entertainment, etc. In this thesis, a new process for designing a controller is introduced, with the aim to improve the traarency of the haptic robot. Several new formulas have been obtained for calculating the controller gains, which will significantly facilitate the controller design process. In addition, a parameter study is accomplished on the effect of the haptic robot and the virtual environment parameters on the controller gains. To have a better understanding of the system's traarency performance and comparing the results of different controllers, a new quantitative index has been introduced. The index is based on the degree of compatibility of the controlled system performance, with the desired virtual environment characteristics. The introduced traarency index shows that the proposed controller provides better traarency performance than other controller schemes. In this research, the stability boundary of the haptic robot is investigated under various controllers. The stability boundary is plotted and the effect of the controller gains on the system stability is examined. In order to verify the new formulas, a haptic system is simulated in Simulink. Furthermore, a 1-DOF haptic robot is designed and produced. The matching between simulation results, experimental results and the results obtained from the analytical formulas shows the validity of the developed formulas. Keywords: Traarency, Stability, Haptic robot, Haptic render, Controller, Genetic Algorithm
امروزه علاقه به ارتباط با دنیای مجازی افزایش یافته‌است و انسان‌ها متمایلند آنچه در دنیای مجازی اتفاق می‌افتد را در واقعیت حس کنند. ربات‌های لامسه‌ای برای ارتباط بین انسان و محیط مجازی طراحی و ساخته می‌شوند و انسان‌ها با استفاده از آن، محیط مجازی را لمس می‌کنند. برای ربات‌های لامسه‌ای کاربرد‌های متنوعی در حوزه‌های آموزشی، پزشکی، سرگرمی و ... می توان نام برد و استفاده از آن روز به روز در حال گسترش است. در این پژوهش برای بهبود شفافیت عملکرد ربات لامسه‌ای، روندی جدید برای طراحی کنترل‌کننده معرفی شده‌است. با استفاده از روند جدید، روابطی برای ضرایب کنترل‌کننده محاسبه شده‌است که طراحی کنترل‌کننده را برای شرایط مختلف بسیار آسان می‌کند. کنترل‌کننده طراحی شده در این پژوهش، شفافیت عملکرد ربات لامسه‌ای را به خوبی بهبود داده‌است. با استفاده از روابط به دست آمده برای ضرایب کنترل‌کننده، تاثیر پارامتر‌های ربات لامسه‌ای و محیط مجازی بر روی کنترل‌کننده بررسی شده‌است. همچنین، با استفاده از الگوریتم ژنتیک نیز کنترل‌کننده طراحی شده‌است. برای درک بهتر از میزان شفافیت عملکرد سیستم و مقایسه نتایج کنترل‌کننده‌های مختلف، شاخص کمی جدیدی برای مشخصه شفافیت یک ربات لامسه‌ای معرفی شده است، که مبتنی بر میزان انطباق عملکرد سیستم با وجود کنترل‌کننده با محیط مجازی است. شاخص شفافیت معرفی شده نشان می‌دهد که سیستم با وجود کنترل‌کننده‌ای که از طریق روابط جدید به دست آمده، شفافیت عملکرد بهتری نسب به سایر کنترل کننده ها داشته است. در این پژوهش محدوده پایداری ربات لامسه‌ای با وجود کنترل کننده های مختلف مورد بررسی قرار گرفته‌است. محدوده پایداری سیستم با وجود کنترل‌کننده‌ ترسیم شده و تاثیر ضرایب کنترل‌کننده بر روی محدوده پایداری سیستم نیز بررسی شده‌است. برای صحت سنجی روابط تئوری به دست آمده، علاوه بر شبیه‌سازی سیستم لامسه‌ای در محیط سیمولینک نرم افزار متلب، سیستمی به عنوان ربات لامسه‌ای یک درجه آزادی راه اندازی شده‌است. نتایح شبیه‌سازی و داده‌های تجربی صحت روابط تئوری را نشان می‌دهد. کلمات کلیدی: شفافیت، پایداری، ربات لامسه‌ای، کنترل‌کننده، الگوریتم ژنتیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی