مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی و ساخت یک ربات ماهی با دم انعطاف پذیر و کنترل حرکت آن با کنترلر فازی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی شریف
2 lمهندس
3 مهندس مکانیک
4 هیات علمی مکانیک
چکیده
در این مقاله طراحی، ساخت و کنترل یک ربات ماهی با دم انعطاف پذیر ارائه شده است. در ابتدا تاریخچه ای از رباتماهی ها، الگوریتمهای کنترلی مورد استفاده و پژوهشهای صورت گرفته در این حوزه مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، مکانیزم حرکتی ربات پیشنهادی ارائه شده و طراحی‌ بخشهای مکانیکی و الکتریکی آن به تفصیل مورد بررسی قرار میگیرد. در طراحی ربات پیشنهادی، ابعاد و ساختار آن از یک ماهی قزل آلای رنگین کمان الگو برداری شده است. سازه ربات ماهی مورد نظر از دو قسمت مشتمل بر بدن و دم انعطاف پذیر تشکیل شده است. برای ایجاد حرکت نوسانی دم از یک سروموتور بهره گرفته شده که در آن حرکت نوسانی با مدولاسیون پهنای پالس کنترل میگردد. بخش الکتریکی ربات شامل برد الکتریکی، مدارهای الکترونیکی و میکرو کنترلر روی یک شاسی آلومینومی نصب گردیده و پس از قرار گرفتن در محفظه مورد نظر آب بندی گردید. دم انعطاف پذیر به انتهای محفظه آب بندی شده متصل و انتقال نیروی عملگر الکتریکی به آن توسط پولی و کابل سیمی کششی صورت گرفت. با عنایت به اینکه سیستم دینامیکی مورد نظر غیر خطی است از یک کنترلر فازی برای کنترل حرکت ربات ماهی جهت رسیدن به هدف بهره گرفته شد. حرکت ربات ماهی در فرایند حلقه بسته توسط نرم افزار متلب شبیه سازی گردید و عملکرد آن به صورت تجربی در یک محیط محدود مورد آزمایش قرار گرفت. عملکرد قابل قبول این ربات در کنار سادگی طراحی آن از ویژگیهای بارز سیستم پیشنهادی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and fabrication of a robotic fish with flexible tail and controlling its movement using Fuzzy Logic Controller

نویسندگان English

Ali Selk Ghafari 1
Kasra Dariani Tabrizi 2
Said Hosseini 3
Ali Meghdari 4
1 Sharif University of Technology
چکیده English

In this paper design, fabrication and control of a robotic fish with flexible tail was presented. At first, the short introduction of the robotic fish and their common control algorithms were reviewed. At the next step, the proposed mechanism of the robotic fish and its design procedure of the mechanical and electrical subsystems were explained. Mimic of the proposed robot was inspired from the Rainbow trout. The mechanical structure of the robotic fish consists of a body and a flexible tail. Oscillatory actuation of the tail was carried out utilizing a servomotor which was manipulated by pulse width modulation signal. The electrical subsystem of the proposed robot containing the electrical boards, electronic circuits, and a microcontroller are installed on the Aluminum platform which is locating in a sealed case. The flexible tail is attached to the end-side of the sealed case, and the actuating force is transferred to the tail utilizing pulley and cable mechanism. Since the dynamics of the system under investigation is nonlinear, a fuzzy logic controller is proposed to control the movement of the robot for goal seeking purpose. The closed loop simulation of the system was carried using MATLAB software. In addition, experimental investigation of the robotic fish was performed in the laboratory.

کلیدواژه‌ها English

Robotic Fish
Fuzzy logic controller
Flexible Tail