جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای خسرو قربانی زاده)
موضوع: بهبود شفافیت و بررسی پایداری ربات‌های لامسه‌ای
ارائه دهنده: خسرو قربانی زاده
استادان راهنما: دکتر سعید بهبهانی
استادان مشاور: دکتر حمید صادقیان
استادان داور: دکتر مصطفی غیور – دکتر محمد دانش
چکيده
واقعیت مجازی زمینه‌‌ی نوینی از علوم رایانه است که امروزه گسترش کاربردها و تلفیق آن با سیستم‌های مهندسی در حال رشد است و انسان‌ها تمایل بیش‌تری پیدا می‌کنند تا آن‌چه را که در دنیای مجازی اتفاق می‌افتد در واقعیت حس کنند. این تعامل با ایجاد حس لمس برای انسان از طریق ربات‌های لامسه‌ای شکل می‌گیرد. بنابراین نیاز به آن است که ربات لامسه‌ای محیط مجازی و نیروی حاصل از آن را، برای کاربر به صورت خیلی واقعی و یا بهتر است گفته شود که شفاف شبیه‌سازی کند.
یکی از کاستی‌هایی که در پژوهش‌های مربوط به سیستم‌های لامسه‌ای مشاهده می‌شود، این است که اکثرا دست کاربر را به صورت یک عضو غیرفعال لحاظ کرده و با استناد به قضیه‌ی نافعالی آن را از تحلیل حذف می‌کنند در حالی‌که دست انسان مانند یک ربات با عمل‌گرهای فعال است. از طرفی دست کاربر دارای پارامترهای امپدانسی‌ای است که این پارامترها می‌توانند به اندازه‌ی دست هر انسان، جهت‌گیری دست او، دما و عوامل مختلف دیگری وابسته باشند. به علاوه، دست کاربر برای انسان‌های مختلف مقادیر امپدانسی مختلفی به خود می‌گیرد. بنابراین نیاز به طراحی کنترل‌کننده‌ای است که بتواند با این عدم قطعیت پارامترهای سیستم مقابله کند و بتواند ضمن حفظ پایداری، شفافیت را بهبود ببخشد.
در این پژوهش دست انسان به صورت عضوی فعال مورد بررسی قرار می‌گیرد و با طراحی کنترل‌کننده‌ای تطبیقی، شفافیت سیستم لامسه‌ای بهبود می‌یابد. کنترل‌کننده‌ی مورد نظر با تخمین عدم قطعیت‌های ناشی از دست انسان سبب بهبود شفافیت سیستم می‌شود. پایداری این کنترل‌کننده به کمک روش لیاپانوف اثبات می‌شود.
یکی از سد‌های موجود در حفظ پایداری و بهبود شفافیت ربات‌های لامسه‌ای، بار محاسباتی سنگینی است که در شبیه‌سازی‌های محیط مجازی وجود دارد. این بار محاسباتی سنگین سبب ایجاد تاخیر زمانی در سیستم می‌شود که در این پژوهش با طراحی پیش‌بین سعی بر حذف اثر آن بر روی شفافیت ربات است. اثبات پایداری پیش‌بین با روش نامساوی‌های ماتریسی خطی(LMI) صورت می‌گیرد و سپس برای صحت‌سنجی عملکرد آن با پیش‌بین معروف و پر کاربرد اسمیت، در محیط سیمولینک نرم افزار متلب مورد مقایسه قرار می‌گیرد. غایت بر آن است که پیش‌بین بتواند اثر تاخیر زمانی و نمونه‌برداری موجود در بازخورد محیط مجازی را جبران کند و به ربات لامسه‌ای این اجازه را دهد که مسیری پیوسته از محیط مجازی را دنبال کند.
کلمات کليدی: بهبود شفافیت، ربات لامسه‌ای، مدل دست انسان، پیش‌بین، کنترل‌کننده تطبیقی، نامساوی ماتریسی خطی