مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کاهش ارتعاشات صفحات خورشیدی منعطف‌ ربات‌های چرخ‌دار بر اساس برنامه‌ریزی حرکتی ربات

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
2 میدان ونک - خیابان ملاصدرا - خیابان پردیس - دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی
چکیده
صفحات خورشیدی یکی از منابع تأمین تمام یا بخشی از انرژی مصرفی ربات‌های چرخ‌دار هستند. توان کم سلول‌های خورشیدی باعث می‌شود تا این ربات‌ها نیاز به صفحات بزرگی برای تأمین انرژی داشته باشند. این امر سبب می‌شود تا در صورت حرکت ربات‌ بر مسیر ناهموار، ارتعاشاتی در صفحات مزبور ایجاد شود که ممکن است موجب آسیب به سیستم گردد. در این پژوهش، روشی برای برنامه‌ریزی حرکت ربات در مسیر ناهموار ارائه می‌گردد که منجر به پایدارسازی دامنه ارتعاشات در محدوده مجاز می‌شود. در این روش از افزودن سیستم کنترلی جدید جهت کاهش ارتعاشات خودداری شده است و این کار صرفاً با تعیین سرعت ربات در طول مسیر حرکتش میسر گردیده است. برای انجام این امر، ابتدا مدل دینامیکی ورق متصل به جسم متحرک بر اساس روش کِین استخراج می‌شود. با استفاده از نتایج این مدل‌سازی، عوامل ایجاد ارتعاشات تعیین می‌گردد. در مرحله بعد چگونگی تغییرات این عوامل در طول مسیر حرکت ربات با استفاده از روابط سینماتیکی تعیین می‌گردد. با مشخص شدن نحوه تغییرات عوامل ایجاد ارتعاش، برنامه‌ریزی حرکتی به گونه‌ای صورت می‌گیرد که با حداقل کاهش در سرعت ربات امکان پایدارسازی ارتعاشات در محدوده مجاز فراهم گردد. روش پیشنهادی برای یک ربات شش چرخ با ساختار حرکتی مفصل‌بندی شده که دارای دو صفحه خورشیدی جهت تأمین انرژی است، شبیه‌سازی گردیده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که استفاده از روش پیشنهادی برای برنامه‌ریزی حرکتی ربات منجر به محدود ساختن دامنه ارتعاشات در مقادیر مجاز می‌شود، در حالیکه کاهش قابل ملاحظه‌ای در سرعت متوسط حرکت ربات ایجاد نمی‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Vibration reduction of flexible solar panel in wheeled mobile robots based on robot trajectory planning

نویسندگان English

Morteza Hafezipour 1
Ali Asghar Jafari 2
Seyed Ali Akbar Moosavian 1
چکیده English

A solar-powered robot is a mobile robot powered completely or significantly by direct solar energy. The sun's energy is converted into electric energy by solar panels mounted on the robot. These solar panels are required to be light, because of the important demands for low-energy consumption. As a result of the flexibility of elements of the panels, undesirable low-frequency vibration may occur when the robot moves on a rough terrain. In this paper, a new method for stabilization of solar panels vibration base on trajectory planning for articulated mobile robot is presented. The dynamics of solar panels attached to the robot is derived using Kane’s method. The attitude and configuration of a rover as a function of the terrain on which it moves is determined using inverse kinematics of the robot. The attitude and configuration of a rover is required to approximate the domain of vibration by derived dynamics equations. Base on this approximation, a trajectory planning algorithm is presented that can reduce vibration without significant decrease in the velocity of the robot. The proposed method is simulated for a six-wheeled mobile robot with rocker-bogie structure The obtained results show that the algorithm stable the domain of vibration in allowable area and do not decrease the velocity of the robot significantly.

کلیدواژه‌ها English

Wheeled mobile robot
Flexible Solar Panel
Reducing Vibration
Kane Methode