---

در محیط¬های کاری و صنعتی از ربات¬های متحرک چرخ¬دار به علت فضای کاری وسیعی آن استفاده فراوانی می¬شود. از طرفی به منظور افزایش کارایی و بازده ربات¬های متحرک، طراحی مسیر حرکت آن از اهمیت ویژه¬ای برخوردار بوده و مورد توجه بسیاری از دانشمندان علم رباتیک می-باشد. در این مقاله به طراحی مسیر بهینه ربات متحرک چرخ¬دار با در نظر گرفتن معادلات دینامیکی غیرخطی و قیود غیرهولونومیک آن پرداخته می¬شود. مسئله طراحی مسیر بهینه ربات متحرک به عنوان یک مسئله کنترل بهینه فرمولاسیون شده و با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه، شرایط بهینگی مسیر به صورت یک مجموعه معادلات دیفرانسیل غیرخطی استخراج می¬شود. سپس معادلات بهینگی استخراج شده به کمک روش¬های عددی حل شده و شبیه¬سازی¬های متنوعی برای مسیر بهینه ربات انجام می¬شود. در ادامه به منظور بررسی صحت نتایج تئوری، آنالیزهای تجربی متعددی با استفاده از ربات متحرک آزمایشگاهی اسکات انجام پذیرفته و با نتایج شبیه¬سازی مقایسه می¬شود. تحلیل نتایج تجربی، نشان¬دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی در کاربردهای عملی طراحی مسیر بهینه ربات متحرک را می¬باشد.

---

هدف اصلی این مقاله استخراج سیستماتیک معادلات دینامیک معکوس یک منیپولاتور n لینکی صلب که بر روی یک پایه متحرک غیرهولونومیک قرار گرفته است؛ می باشد. به منظور اجتناب از محاسبه ضرایب لاگرانژ مرتبط با قیود غیرهولونومیک از روش گیبس-اپل به فرم بازگشتی آن استفاده شده است. به منظور مدلسازی دقیق این سیستم رباتیکی تاثیر کوپلینگ دینامیکی میان پایه و منیپولاتور، همچنین دو قید غیرهولونومیک مربوط به شرط عدم لغزش چرخ ها و شرط عدم حرکت در امتداد محور دوران چرخ ها در این مقاله لحاظ گردیده است. در تمامی عملیات ریاضی صورت گرفته به منظور کاهش حجم محاسبات، تنها از ماتریس های ۳×۳ و یا بردارهای ۱×۳ استفاده شده است. همچنین تمام عبارات دینامیکی یک بازو در سیستم مختصات مرجع محلی همان بازو بیان شده است. در پایان به منظور نشان دادن توانایی این فرمولاسیون در استخراج و حل سیستم ها با درجات آزادی بالا، یک منیپولاتور که دارای پنج مفصل دورانی بوده و بر روی یک پایه متحرک نصب گردیده است؛ مورد تحلیل دینامیکی قرار می گردد.

---

در این مقاله، کنترل حرکت یک سیستم صفحه ای غیرهولونومیک با چهار درجه آزادی مورد مطالعه قرار می گیرد. در سیستم مورد بررسی، سه عملگر کنترلی وظیفه کنترل شکل سیستم را بر عهده دارند. همچنین فرض عدم گشتاور خارجی و صفر بودن تکانه زاویه ای، یک قید غیرهولونومیک به مسئله می افزاید. ابتدا نشان داده می شود که معادلات ساده شده حرکت این سیستم اگرچه قابل تبدیل به معادلات سیستم هایزنبرگ و فرم زنجیره ای می باشد، روش های متعارف کنترل آنها، در مورد این سیستم پاسخگو نمی باشد. آنگاه برای این سیستم، به دو روش مود لغزشی و طراحی لحظه ای مسیر، قوانین کنترلی مدار بسته طراحی می گردد که آن را از هر شرط اولیه به هر وضعیت تعادل دلخواه رسانده سیستم را حول آن پایدار نماید. نتایج شبیه سازی کارآمدی روش های پیشنهادی را نشان می دهد.

---

در این مقاله، یک مکانیزم جدید پایدارسازی برای ربات دوچرخ دارای بازو ارائه شده است. ربات¬های دوچرخ، به دلیل آنکه دارای ‏یک مفصل غیرفعال در محل تماس چرخ¬های پایه ی متحرک خود همانند یک پاندول معکوس می¬باشند، برای حفظ تعادل نیاز به کنترل و ‏پایدارسازی به صورت دینامیکی دارند. روش کنترل تعادل این گونه ربات¬ها، با استفاده از به حرکت در آوردن ربات و کمک گرفتن از گشتاور ‏اینرسی حاصل از این حرکت می¬باشد که با محدودیت¬هایی همراه است. در مکانیزم ارائه شده، جهت برطرف نمودن چنین نقایصی، از یک چرخ عکس¬العملی استفاده شده است. به این صورت که جهت حفظ ‏تعادل از عکس¬العمل ناشی از اعمال گشتاور موتور به این چرخ استفاده می¬گردد. 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 می¬نماید. مدل دینامیکی این مجموعه جهت شبیه¬سازی عملکرد، به صورت یک مدل تحلیلی استخراج و ‏صحه¬گذاری شده است. سیستم کنترلی مورد استفاده بر روی این مجموعه نیز در حالات کاری مختلف شبیه¬سازی شده و نتایج آن مورد ‏بحث قرار می گیرد.‏

---

در این مقاله، کنترل تعقیب مسیر مرجع زمانی توسط یک ربات متحرک چرخ‌دار ، مورد تحلیل و بررسی قرار می‌گیرد. ربات متحرک چرخ‌دار، یک سیستم غیرخطی بوده و دارای سه مختصه تعمیم‌یافته (x,y,ϕ) و یک قید غیر هولونومیک ، می‌باشد. در ابتدا، معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات استخراج می‌شود. یک الگوریتم کنترلی غیر مدل مبنا با استفاده از خطاهای فیلتر شده PD-action برای کنترل ربات متحرک چرخ‌دار ارائه شده است. مدل‌های کنترلی غیر مدل مبنا به دلیل عدم وابستگی به مدل دینامیکی ربات، پایین بودن هزینه محاسباتی و همچنین مقاوم بودن در برابر عدم قطعیت‌های مدل، نسبت به مدل‌های کنترلی مدل مبنا مناسب‌تر هستند. با استفاده از تابع لیاپانوف مناسب و همینطور بکار بردن لم باربالات ، پایداری مجانبی کنترل‌کننده مدار بسته برای تعقیب مسیر مرجع زمانی، اثبات می‌شود. در نهایت، نتایج شبیه‌سازی و پیاده‌سازی آزمایشگاهی روش کنترلی پیشنهادی ارائه می‌شود. نتایج حاصله نشان می‌دهد که بدون نیاز به اطلاعات مربوط به مدل دینامیکی و با کاهش دادن بار محاسباتی، عملکرد الگوریتم کنترلی پیشنهادی، قابل قبول می‌باشد. بنابراین، الگوریتم کنترلی پیشنهادی یک الگوریتم ساده است که نسبت به تئوری‌های پیچیده با بار محاسباتی بالا نتایج قابل قبولی می‌دهد، در نتیجه این الگوریتم صنعتی‌تر می‌باشد.

---

کنترل ربات های متحرک چرخ دار بر اساس مسیرهای زمانی، یکی از مسائل مطرح در زمینه ربات های متحرک می باشد. همچنین، کنترل سیستم هایی که با کمبود عملگر مواجه هستند از پیچیدگی خاص و اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله، این دو موضوع مهم کنترلی تواماً در یک ربات متحرک تراکتور-تریلی؛ که در آن تراکتور یک ربات دو چرخ دیفرانسیلی و تریلی مجهز به دو چرخ کروی غیرفعال می باشد؛ مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از چرخ های کروی به جای چرخ های استاندارد در تریلی، ربات را به شدت کم عملگر و غیرخطی می کند. کمبود عملگر سیستم، علاوه بر وجود تراکتور دیفرانسیلی، ناشی از تریلی با چرخ های کروی غیرفعال است که برای حذف قید درجات آزادی سیستم و قابلیت مانور در سیستم به کار رفته است. در این مقاله پس از معرفی ربات، مدل سینماتیکی و سینتیکی آن استخراج و مدل دینامیکی با ترکیب و تلفیق سینماتیک و سینتیک سیستم ارائه می شود. سپس،یک الگوریتم کنترلی جدید، که بر اساس یک مفهوم کاملاً فیزیکی سامان داده شده تحت عنوان الگوریتم کنترلی لیاپانوف-PID ارائه می شود. سپس اجتناب از ایجاد تکینگی در الگوریتم کنترلی پیشنهاد شده مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد و پایداری آن اثبات می شود. نتایج شبیه سازی حاکی از عملکرد مطلوب الگوریتم کنترلی پیشنهادی است. در پایان، نتایج پیاده سازی تجربی الگوریتم کنترلی پیشنهادی بر روی یک سیستم آزمایشگاهی ارائه می شود که کارایی قانون کنترلی پیشنهاد شده را نشان می‌دهد.

---

این مقاله به مسئله کنترل آرایش رهبر-پیرو برای ربات‌های پایه متحرک غیرهولونومیک، مبتنی ‌بر کنترل‌کننده پسگام، در حضور موانع می‌پردازد. مدل سینماتیکی ربات و قید غیرهولونومیک آن معرفی شده، سپس به کمک تکنیک پسگام، رویکرد کنترل آرایش رهبر-پیرو، پیاده می‌شود. برای حل مسئله‌ی پرش‌های ناگهانی سرعت، در کنترل-کننده پسگام، از تلفیق نرودینامیک ملهم از بیولوژیک استفاده شده است. در پژوهش‌های پیشین از مدل فاصله-زاویه استفاده شده و فاصله و زاویه مطلوب ثابت فرض شده-اند. در این مقاله، به منظور افزایش انعطاف‌پذیری آرایش، این فرض محدود‌کننده حذف شده و فاصله و زاویه‌ی مطلوب، متغیر با زمان فرض می‌شوند. در ادامه، معادلات دینامیک خطا استخراج شده و کنترل‌کننده جدیدی طراحی می‌گردد. یک قانون کنترل کمکی نیز برای مشتق زاویه مرجع پیروها ارائه می‌شود تا پایداری مجانبی کلی پیروها و پایداری محلی کل آرایش را به کمک تئوری لیاپانوف تضمین کند. نمونه بارز از نیاز به تغییر فاصله و زاویه مطلوب، زمانی است که مانعی در مسیر پیرو وجود دارد که در مسیر رهبر آن نیست. برای اجتناب از برخورد پیرو با مانع، توابع متغیر با زمان مناسب برای فاصله و زاویه مطلوب انتخاب شده و در کنترل‌کننده جدید، جایگزین می-شوند. نتایج شبیه سازی‌ها نشان می‌دهند که ربات پیرو می‌تواند رهبر بلادرنگ خود را، با کنترل‌کننده سینماتیکی پیشنهادی، دنبال کند درحالیکه از برخورد با موانع نیز اجتناب می‌نماید. به علاوه، ورودی‌های کنترلی در لحظه‌ی شروع و نیز به هنگام گذر از موانع، پرش‌های ناگهانی نداشته و قابل قبول هستند که این خود از دستاوردهای تلفیق بیونرودینامیک، با کنترل‌کننده پسگام است.

---

در تحلیل کنترل حرکت خودکار ربات‌های چرخدار با فرض عدم لغزش چرخ ها (غلتش خالص) نتایج رضایت بخشی وجود دارد، اما متاسفانه در عمل به خاطر وجود عدم قطعیت‌هایی مانند لغزش چرخ‌ها به خصوص در کاربردهایی همچون کشاورزی که شرایط کار دارای ناهمواری‌ها نیز می‌باشد، نتایج تحت تأثیر قرار گرفته و کیفیت عملکرد روش‌های کنترلی تحت‌الشعاع قرار می‌گیرد. کنترل ایده‌آل سیستم‌های چرخدار با فرض وجود قیود عدم لغزش غیرهولونومیک انجام شده در حالی که در سیستم واقعی به خاطر حضور لغزش‌ها این قیود نقض می‌شوند. در این مقاله، مسئله کنترل تعقیب مسیر ربات چرخ دار در حضور پدیده لغزش انجام شده است. برای در نظر گرفتن اثرات لغزش‌ها، مدل آنها وارد معادلات سینماتیک مساله می‌گردند. به عبارت دیگر این اثرات به عنوان پارامترهای ناشناخته به مدل سینماتیک ایده آل اضافه می شود. این پارامترهای ناشناخته را با یک روش تطبیقی تخمین زده و با الگوریتم کنترلی بازگشت گام به گام سیستم را کنترل می‌نماییم. قانون کنترلی بازگشت گام به گام برای تعقیب مسیرهای مرجع ربات طراحی گردیده و ربات را به صورت مجانبی حول مسیرهای حرکت زمانی مرجع پایدار می‌سازد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که کنترل‌کننده تطبیقی پیشنهادی می تواند تعقیب مسیر ردیابی را در حضور لغزش چرخ‌ها تضمین کند. در پایان نتایج بدست آمده برای مسیرهای مرجع ارائه گردیده و نتایج مقایسه‌ای کارایی استفاده از تخمین لغزش‌ها در کنترل سیستم را نشان می‌دهد.

---

---