مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی مسیر بهینه ربات متحرک غیرهولونومیک با استفاده از روش کنترل بهینه و صحه گذاری روش با انجام تست های تجربی ربات متحرک اسکات

نویسندگان
1 استاد
2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3 کارشناسی ارشد
چکیده
در محیط‌های کاری و صنعتی از ربات‌های متحرک چرخ‌دار به علت فضای کاری وسیعی آن استفاده فراوانی می‌شود. از طرفی به منظور افزایش کارایی و بازده ربات‌های متحرک، طراحی مسیر حرکت آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده و مورد توجه بسیاری از دانشمندان علم رباتیک می-باشد. در این مقاله به طراحی مسیر بهینه ربات متحرک چرخ‌دار با در نظر گرفتن معادلات دینامیکی غیرخطی و قیود غیرهولونومیک آن پرداخته می‌شود. مسئله طراحی مسیر بهینه ربات متحرک به عنوان یک مسئله کنترل بهینه فرمولاسیون شده و با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه، شرایط بهینگی مسیر به صورت یک مجموعه معادلات دیفرانسیل غیرخطی استخراج می‌شود. سپس معادلات بهینگی استخراج شده به کمک روش‌های عددی حل شده و شبیه‌سازی‌های متنوعی برای مسیر بهینه ربات انجام می‌شود. در ادامه به منظور بررسی صحت نتایج تئوری، آنالیزهای تجربی متعددی با استفاده از ربات متحرک آزمایشگاهی اسکات انجام پذیرفته و با نتایج شبیه‌سازی مقایسه می‌شود. تحلیل نتایج تجربی، نشان‌دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی در کاربردهای عملی طراحی مسیر بهینه ربات متحرک را می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimal path planning of nonholonomic mobile robots Using optimal control method and verification of the method via experimental tests of the Scout mobile robot

چکیده English

nonholonomic mobile robots are widely used in industrial environments due to their extended workspace. Also, to increase the productivity and efficiency of the mobile robot, their path planning is an important task, and is attracted attention of many of robotic scientists. In this paper, the optimal path planning of the wheeled mobile robots are performed considering their nonlinear dynamic equations and the nonholonomic constraints. Problem of the trajectory optimization is formulated, and conditions of the optimality are derived as a set of nonlinear differential equations by means of indirect method of optimal control method. Then, the optimality equations are solved numerically, and variant simulations are executed. To verify the simulation study, some experimental analysis are done for the Scout mobile robot and compared to the simulation results. The experimental analysis verifies the simulation results, and demonstrates the applicability of the proposed method for the optimal path planning of the mobile robots.

کلیدواژه‌ها English

Nonholonomic mobile robot
Optimal path planning
optimal control method
the Scout mobile robot
experimental test