مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مسیریابی ربات های موازی چهار کابلی صفحه‎ای با حضور موانع دینامیکی به روش میدان پتانسیل و کنترل مبتنی بر گشتاور محاسبه شده

نویسندگان
1 آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران
2 استادیار مهندسی مکاترونیک دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران-آزمایشگاه تعامل انسان و ربات
3 آزمایشگاه تعامل انسان و ربات دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله تحلیل سینماتیکی و دینامیکی ربات‌های موازی کابلی صفحه‌ای در فرم کلی بررسی شده و این معادلات برای یک ربات چهار کابلی صفحه‌ای در محیط شبیه‌سازی مکانیکی متلب صحه‌گذاری شده‌اند. به منظور دریافت مسیر بدون تداخل ربات در زمان و جلوگیری از برخورد مجری نهایی ربات و کابل‌ها با موانع متحرک، از روش میدان پتانسیل استفاده شده است. در این روش به منظور کاهش مصرف انرژی، قید کششی بودن کابل‎ها نیز در مسیریابی بهینه دخیل شده‌اند. شایان ذکر است که این روش برای اولین بار در ربات‌های کابلی مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به پیچیدگی حل مساله مسیر‌یابی عاری از برخورد ربات‌های کابلی، موانع به صورت دینامیکی و تصادفی در محیط در نظر گرفته شده‌اند. در همین راستا، قید کششی بودن کابل‌ها به عنوان یکی از مهمترین چالش‌های کنترل ربات‌‌های کابلی مورد بررسی قرار گرفته و جهت تحقق این قید و همچنین محدود بودن کشش کابل‌ها درون فضای کاری مورد نظر از تابع بهینه سازی موجود در برنامه متلب استفاده شده است. در نهایت کنترل یک نمونه ربات کابلی صفحه‌ای مقید چهار کابلی، به روش گشتاور محاسبه شده به منظور طی کردن مسیر به دست آمده از میدان پتانسیل انجام شده است. روش کار توضیح داده شده و نتایج به دست آمده حاکی از موثر بودن این روش است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Path planning of cable driven parallel robots in the presence of dynamic obstacles via potential field using computed torque control method

نویسندگان English

Ali Aflakiyan 1
Mehdi Tale Masouleh 2
Hassan Bayani 1
Rasoul Sadeghian 3
چکیده English

In this paper, kinematic and dynamic model of planar cable-driven parallel robots are introduced in general form which are verified for a constrained cable-driven parallel robot in Sim-mechanics. Path planning based on artificial potential field approach is considered to prevent collision between dynamic obstacle, end-effector and cables in order to achieve collision-free path. As well as to reduce energy consumption, cable tension constraints have been involved in optimization of path planning. This method is proposed to control a cable robot. Therefore, obstacles are distributed randomly in order to have a complex environment. By this way, cable tension constraint is studied as one of the most crucial challenges for cable driven robots. Moreover, Fmincon function of Matlab is applied in order to take into account the required constraints and maintain the limits for cables tension. The latter leads to solve the redundancy resolution which is a definite asset in controlling a cable-driven parallel robot. Finally, a four-cables driven parallel robot is controlled by using the so-called computed torque method for tracking the desired and optimized path. The method is explained and obtained results indicate the efficiency of the proposed approach.

کلیدواژه‌ها English

Cable-driven parallel robots
Artificial potential fields
Computed torque method control
Kinematic and dynamic of cable robot
Random obstacles