مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

حفظ تعادل دینامیکی ربات بازودار دوچرخ دیفرانسیلی با کمبود عملگر ‏توسط چرخ عکس العملی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک از دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 استاد دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در این مقاله، یک مکانیزم جدید پایدارسازی برای ربات دوچرخ دارای بازو ارائه شده است. ربات‌های دوچرخ، به دلیل آنکه دارای ‏یک مفصل غیرفعال در محل تماس چرخ‌های پایه ی متحرک خود همانند یک پاندول معکوس می‌باشند، برای حفظ تعادل نیاز به کنترل و ‏پایدارسازی به صورت دینامیکی دارند. روش کنترل تعادل این گونه ربات‌ها، با استفاده از به حرکت در آوردن ربات و کمک گرفتن از گشتاور ‏اینرسی حاصل از این حرکت می‌باشد که با محدودیت‌هایی همراه است. در مکانیزم ارائه شده، جهت برطرف نمودن چنین نقایصی، از یک چرخ عکس‌العملی استفاده شده است. به این صورت که جهت حفظ ‏تعادل از عکس‌العمل ناشی از اعمال گشتاور موتور به این چرخ استفاده می‌گردد. با بکارگیری این روش، به دلیل استقلال عملکرد این ‏زیرمجموعه از حرکت یا سکون پایه حین پایدارسازی، در عملکرد مجموعه ربات و بازوان رباتیک اخلالی ایجاد نکرده و نیز وابستگی تعادل را ‏به سطح حرکت به طور کامل حذف می‌نماید. مدل دینامیکی این مجموعه جهت شبیه‌سازی عملکرد، به صورت یک مدل تحلیلی استخراج و ‏صحه‌گذاری شده است. سیستم کنترلی مورد استفاده بر روی این مجموعه نیز در حالات کاری مختلف شبیه‌سازی شده و نتایج آن مورد ‏بحث قرار می گیرد.‏
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Dynamic Balancing of an Under-Actuated Differential Two ‎Wheeled Manipulator by a Reaction Wheel

نویسنده English

SeyedReza Larimi 1
1 Msc. Mechanical Engineering on K.N.Toosi University
چکیده English

Abstract-In this article, a new stabilizing mechanism for a two wheel robot is proposed. Such systems, due to inherent ‎instability, require dynamic stabilization. The conventional method for stabilizing these robots is moving the base back ‎and forth, to use its inertia effects. Therefore, such strategies drastically depend on the ground surface, besides the ‎robot is not able to reconfigure its manipulator to do any desired task. These limitations reduce the capability of the ‎robot to manipulate objects, and to perform accurate tasks. In order to omit these restrictions, in the developed ‎mechanism, a reaction wheel is used. The proposed mechanism exploits the inertia moment of reaction wheel to ‎stabilize motion of the robot. Therefore, since there is no interaction between the reaction wheel and the ground surface, ‎by using this mechanism there would be no concern about the surface that the robot moves on that. Also, manipulator ‎of the robot can track the given trajectories, without considering stability limitations. In order to show the performance ‎of proposed mechanism, a verified dynamics model of the robot is used and the control algorithm with various initial ‎conditions is simulated.‎

کلیدواژه‌ها English

"Two-wheeled Robot"
"Non-holonomic constraint"
"Under-actuated Joint"
"Reaction Wheel"