مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل آرایش ربات چرخدار دیفرانسیلی در تعقیب مسیرهای حرکت زمانی

نویسنده
استادیار دانشگاه خوارزمی
چکیده
یکی از مباحث مطرح در حوزه رباتیک، کنترل آرایش گروهی ربات‌ها در تعقیب مسیرهای حرکت زمانی می‌باشد. استفاده از گروهِ ربات‌های آرایش یافته، دارای مزایایی نسبت به استفاده از ربات‌ها به صورت جداگانه است که از جمله آنها می‌توان به بهره‌وری استفاده از منابع، امکان همکاری ربات‌ها، بالارفتن اطمینان و مقاومت بیشتر در برابر نقایص اشاره کرد. بنابراین، آرایش کنترلی سیستم‌های رباتیک چند عضوی و خودرو‌های هوشمند مورد توجه دانشمندان فراوانی قرار گرفته که در این مقاله به آن می‌پردازیم. در ابتدا معادلات سینماتیکی و سینتیکی ربات متحرک دیفرانسیلی استخراج می‌گردد. سپس، مسیرهای حرکت زمانی مرجع برای ربات رهبر تولید می‌گردند. در ادامه یک قانون کنترل سینماتیکی برای تعقیب مسیرهای مرجع ربات رهبر طراحی می‌گردد. قانون کنترلی پیشنهاد شده، ربات رهبر را به صورت مجانبی حول مسیرهای حرکت زمانی مرجع پایدار می‌سازد. سپس یک الگوریتم کنترل دینامیکی به منظور تولید گشتاورهای عملگری توسط روش خطی‌سازی فیدبک طراحی می‌گردد. در ادامه مسئله کنترل آرایش ربات‌ها مورد بررسی قرار گرفته و الگوریتمی مناسب برای این منظور طراحی می‌گردد تا در ضمن تعقیب مسیر توسط ربات رهبر، ربات‌های پیرو در وضعیت مطلوب نسبت به آن قرار گیرند. همچنین پایداری الگوریتم‌های ارائه شده از طریق روش لیاپانوف برای کنترلرهای سینماتیکی، دینامیکی و کنترل آرایش مورد بررسی قرار می‌گیرد. در پایان نتایج بدست آمده برای مسیرهای مرجع مختلف ارائه می‌گردد که کارایی روش پیشنهاد شده را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Formation control of a differential drive wheeled robot in trajectory tracking

نویسنده English

Ali Keymasi Khalaji
Assistant Professor, Kharazmi University
چکیده English

One of the main topics in the field of robotics is the formation control of the group of robots in trajectory tracking problem. Using organized robots has many advantages compared to using them individually. Among them the efficiency of using resources, the possibility of robots' cooperation, increasing reliability and resistance to defects can be pointed out. Therefore, formation control of multi-body robotic systems and intelligent vehicles attracted considerable attention that is discussed in this paper. First, kinematic and kinetic equations of a differential drive wheeled robot are obtained. Then, reference trajectories for tracking problem of the leader robot are produced. Next, a kinematic control law is designed for trajectory tracking of the leader robot. The proposed controller steer the leader robot asymptotically follow reference trajectories. Subsequently, a dynamic control algorithm for generating system actuator toques is designed based on feedback linearization method. Afterwards, formation control of the robots has been considered and an appropriate algorithm is designed in order to organize the follower robots in the desired configurations, meanwhile tracking control of the wheeled robot. Furthermore the stability of the presented algorithms for kinematic, dynamic and formation control laws is analyzed using Lyapunov method. Finally, obtained results for different reference paths are presented which represents the effectiveness of the proposed controller.

کلیدواژه‌ها English

Wheeled mobile robot
Nonholonomic systems
Trajectory tracking
Formation control