کنترل مقاوم مبتنی بر شبکه عصبی شعاعی و تابع تصویر یک ربات‌ پیوسته مجهز به محرک‌های کابلی

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی طراحی و ساخت، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی طراحی و ساخت، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

ربات‌های پیوسته قدرت مانور بهتری نسبت به ربات‌های سری متداول با بازوهای صلب، به خصوص در محیط‌های محدود از خود نشان می‌دهند. انطباق ذاتی این ربات‌ها باعث می‌شود تعامل مناسب‌تری را با اجسامی که با آن روبرو می‌شوند، ارائه کنند. در این ربات‌ها از کابل‌های متصل به دیسک‌ها به عنوان عملگر استفاده می‌شود. در این مقاله، ابتدا سینماتیک یک ربات‌ پیوسته کابلی بررسی می‌شود. با استفاده از معادلات بدست آمده در تحلیل سینماتیک، تحلیل دینامیکی انجام می‌شود و معادلات حرکت ربات پیوسته استخراج می‌شود. با توجه به عدم قطعیت مدل دینامیکی یک کنترل‌گر مقاوم پیشنهاد می‌شود. در روش پیشنهادی، توابع غیرخطی مربوط به نیروهای کوریولیس، جانب مرکز و جاذبه با استفاده از شبکه عصبی شعاعی و توابع تصویر تخمین زده می‌شوند و در کنترل‌گر از تقریب آن‌ها استفاده می‌شود. برای تائید عملکرد کنترل‌گر پیشنهادی، چند شبیه‌سازی انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که کنترل‌گر پیشنهادی می‌تواند ربات پیوسته را بدون دانستن اطلاعات جملات غیر خطی مدل دینامیکی در مسیر مطلوب قرار دهد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Walker I.D., Continuous Backbone “Continuum” Robot Manipulators. Isrn robotics, 2013. 2013.
[2] Webster Iii R.J. and Jones B.A., Design and Kinematic Modeling of Constant Curvature Continuum Robots: A Review. The International Journal of Robotics Research, 2010. 29(13), 1661-1683.
[3] Renda F., Cacucciolo V., Dias J., and Seneviratne L. Discrete Cosserat Approach for Soft Robot Dynamics: A New Piece-Wise Constant Strain Model with Torsion and Shears. in 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2016. IEEE.
[4] Chirikjian G.S. A Continuum Approach to Hyper-Redundant Manipulator Dynamics. in Proceedings of 1993 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS'93). 1993. IEEE.
[5] Largilliere F., Verona V., Coevoet E., Sanz-Lopez M., Dequidt J., and Duriez C. Real-Time Control of Soft-Robots Using Asynchronous Finite Element Modeling. in 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). 2015. IEEE.
[6] Amouri A., Zaatri A., and Mahfoudi C., Dynamic Modeling of a Class of Continuum Manipulators in Fixed Orientation. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2018. 91(3-4), 413-424.
[7] Robinson G. and Davies J.B.C. Continuum Robots-a State of the Art. in Proceedings 1999 IEEE international conference on robotics and automation (Cat. No. 99CH36288C). 1999. IEEE.
[8] Hannan M. and Walker I., Novel Kinematics for Continuum Robots, in Advances in Robot Kinematics. 2000, Springer. p. 227-238.
[9] Gravagne I.A. and Walker I.D. Kinematic Transformations for Remotely-Actuated Planar Continuum Robots. in Proceedings 2000 ICRA. Millennium Conference. IEEE International Conference on Robotics and Automation. Symposia Proceedings (Cat. No. 00CH37065). 2000. IEEE.
[10] Gravagne I.A., Rahn C.D., and Walker I.D. Good Vibrations: A Vibration Damping Setpoint Controller for Continuum Robots. in Proceedings 2001 ICRA. IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No. 01CH37164). 2001. IEEE.
[11] Chirikjian G.S., Design and Analysis of Some Nonanthropomorphic, Biologically Inspired Robots: An Overview. Journal of Robotic Systems, 2001. 18(12), 701-713.
[12] Mochiyama H. and Kobayashi H. The Shape Jacobian of a Manipulator with Hyper Degrees of Freedom. in Proceedings 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No. 99CH36288C). 1999. IEEE.
[13] Gravagne I.A. and Walker I.D. Uniform Regulation of a Multi-Section Continuum Manipulator. in Proceedings 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No. 02CH37292). 2002. IEEE.
[14] Ivanescu M. Position Dynamic Control for a Tentacle Manipulator. in Proceedings 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No. 02CH37292). 2002. IEEE.
[15]       Gravagne I.A., Rahn C.D., and Walker I.D., Large Deflection Dynamics and Control for Planar Continuum Robots. IEEE/ASME transactions on mechatronics, 2003. 8(2), 299-307.
[16] Braganza D., Dawson D., Walker I., and Nath N. Neural Network Grasping Controller for Continuum Robots. in Proceedings of the 45th IEEE Conference on Decision and Control. 2006. IEEE.
[17] Nemat-Nasser S. and Guo W.-G., Superelastic and Cyclic Response of Niti Sma at Various Strain Rates and Temperatures. Mechanics of materials, 2006. 38(5-6), 463-474.
[18] Li Z. and Du R., Design and Analysis of a Bio-Inspired Wire-Driven Multi-Section Flexible Robot. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2013. 10(4), 209.
[19] Fertis D.G., Advanced Mechanics of Structures. 1996: CRC Press.
[20] Dehghani R. and Khanlo H., Radial Basis Function Neural Network Chaos Control of a Piezomagnetoelastic Energy Harvesting System. Journal of Vibration and Control, 2019, 1077546319852222.