پیاده سازی سیستم کنترل موقعیت بر روی یک دست ربات 5 انگشتی به منظور تقلید و گرفتن پایدار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

چکیده

دست انسان الهام بخش عملکردهای مختلفی مانند گرفتن در دست‌های رباتیک است. گرفتن ماهرانه اشیاء یک عملکرد اساسی برای ربات‌ها می‌باشد که نقش مهمی در کاربردهای مختلف ایفا می‌کند. این مقاله یک دست رباتیک 5 درجه آزادی با مکانیزم میله‌ای به منظور گرفتن اشیاء را ارائه می‌دهد. دست رباتیک با استفاده از فناوری پرینتر سه بعدی ساخته می‌شود. هر انگشت توسط یک موتور DC گیربکس دار فعال می‌شود تا حرکات خمش/کشش را ایجاد کند. از یک دستکش مبتنی بر حسگر فلکس برای فرمان دست ربات استفاده می‌شود. هدف از این مقاله پیاده سازی یک سیستم کنترلی برای انجام عملکردهای گرفتن، بازتولید طبقه بندی گرفتن و تقلید حرکات دست ربات از حرکات دست کاربر می‌باشد. به منظور کنترل موقعیت انگشتان از روش کنترل PID استفاده می‌شود. سپس عملکرد دست رباتیک بر روی گرفتن اشیای مختلف آزمایش می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که دست ربات قادر به بازتولید 9 الگوی گرفتن از طبقه بندی کاتکاسکی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Maw J, Wong KY, Gillespie P. Hand anatomy. British Journal of Hospital Medicine. 2016; 77: 34-40.
[2] Cutkosky MR. On grasp choice, grasp models, and the design of hands for manufacturing tasks. IEEE Transactions on robotics and automation. 1989; 5: 269-279.
[3] Light CM, Chappell PH. Development of a lightweight and adaptable multiple-axis hand prosthesis. Medical engineering & physics. 2000; 22: 679-684.
[4] Mouri T, Kawasaki H, Yoshikawa K, Takai J, Ito S. Anthropomorphic robot hand: Gifu hand III. 2002; 1288-1293.
[5] Grebenstein M, Grebenstein M. The awiwi hand: An artificial hand for the dlr hand arm system. Approaching Human Performance: The Functionality-Driven Awiwi Robot Hand. 2014.
[6] Nisal K, Ruhunge I, Subodha J, Perera CJ, Lalitharatne TD. Design, implementation and performance validation of UOMPro artificial hand: Towards affordable hand prostheses. In 2017 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). 2017; 909-912.
[7] Billard A, Kragic D. Trends and challenges in robot
manipulatio. Science. 2019; 364.
[8] Mahmoud R, Ueno A, Tatsumi S. Dexterous mechanism design for an anthropomorphic artificial hand: Osaka City University Hand I. In 2010 10th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots. 2010; 180-185.
[9] Aviles OF, Simanca PL, Niño P. Diseño y construcción de un dedo para grippers robótico. Revista Colombiana de Rehabilitación. 2007; 6.
[10] Aviles OF, Simanca PL, Calle G. DEDOS PARA" GRIPPERS" ROBÓTICOS-REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA, Scientia et technica. 2005; 11: 97-102.
[11] Yong K, Ge Y, Cao H, He L. A multi-sensor system applied to control an intelligent robotic hand for underwater environment. In 2009 International Conference on Mechatronics and Automation. 2009; 513-518.
[12] Lucas L, DiCicco M, Matsuoka Y. An EMG-controlled hand exoskeleton for natural pinching. Journal of Robotics and Mechatronics. 2004; 16: 482-488.
[13] Shauri RLA, Salleh NM, Hadi AKA. PID position control of 7-DOF three-fingered robotic hand for grasping task. In 2014 IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering (ICCSCE 2014). 2014; 70-74.
]14[ حمزه نژاد ف، فیاضی ع، قیومی زاده ح، فاتحی مرج ح، حسین نیا ح. کنترل موقعیت دقیق نوکِ ربات تک رابط انعطاف پذیر با استفاده از کنترل کننده مود لغزشی مرتبه کسری. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1400، د. 51، ش. 2، ص 51-59.
[15] Zakaria NM, Elnady AO. Implementation of Position Control Servo DC Motor with PID Controller to Humanoid Robot Arm. In 5 th IUGRC International Undergraduate Research Conference, Military Technical College, Cairo, Egypt. 2021.
[17] Rao VV. Performance analysis of speed control of DC motor Using P, PI, PD And PID Controllers. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2013; 2: 60-66.
[18] Najib MS, Jadin MS, Ismail RMTR, Mohamed MR. Design and implementation of PID controller in programmable logic controller for DC motor position control of the conveyor system. In Proceedings of the 3rd WSEAS/IASME international conference on Dynamical systems and control. 2007; 266-270.
[19] Ogata K. Modern control engineering. Prentice hall Upper Saddle River, NJ. 2010; 5.
[20] Youns MD, Attya SM, Abdulla AI. Position Control Of Robot Arm Using Genetic Algorithm Based PID Controller. AL Rafdain Engineering Journal. 2013; 21: 19-30.
[21] Borase RP, Maghade DK, Sondkar SY, Pawar SN. A review of PID control, tuning methods and applications. International Journal of Dynamics and Control. 2021; 9: 818-827.
]22[  قنواتی ا، محمودآبادی م، بیگ زاده عباسی م. طراحی بهینه کنترل کننده فازی تناسبی- انتگرالی – مشتقی برای یک ربات کابلی صفحه ای سه درجه آزادی بر پایه بهینه سازی دسته میگو. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1400، د. 51، ش. 1، ص 183-192.