جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای محمدعلی کبیری)
موضوع: برنامه‌ریزی گام حرکتی ربات شش‌پای راه‌رونده بر روی سطح ناهموار و کنترل فازی آن
ارائه دهنده: محمدعلی کبیری رنانی
استاد راهنما: دکتر مصطفی غیور
استاد مشاور: دکتر سعید بهبهانی
استادان داور: دکتر محمد دانش- دکتر مهدی کشمیری
چکیده
در سال‌های اخیر ربات‌های پادار نسبت به‌پیش مورد توجه بیشتری ازآن‌جهت قرار گرفته‌اند که می‌توانند در محیط‌های سخت و خطرناک، مأموریت‌های مختلفی انجام دهند. ربات‌های شش‌پا به دلیل درجات آزادی بیشتر نسبت به ربات‌های دوپا و چهارپا از پایداری بیشتری برخوردار است. برخلاف ربات‌های دوپا و چهارپا که گام‌های دینامیکی برای حرکت ربات اهمیت بیشتری نسبت به گام‌های استاتیکی دارد، در ربات‌های شش‌پا اغلب از گام‌های حرکتی استاتیکی استفاده می‌شود. طراحی مسیر حرکت ربات نیازمند استخراج معادلات سینماتیکی ربات است. از انواع مدل‌های مختلف ربات شش‌پا، یک مدل با بدنه مستطیل شکل برای ادامه پژوهش در نرم‌افزار اینونتور طراحی شده و در محیط سیم‌مکانیک متلب وارد شده تا بتوان معادلات استخراج شده سینماتیکی را صحت سنجی کرد. به کمک مدل طراحی شده پارامترهای دناویت-هارتنبرگ تکمیل می‌شود. فضای کاری یک پای ربات بررسی شده و سپس ترسیم می‌شود. از بررسی تمامی این فضاهای کاری در اطراف بدنه ربات محدودیت‌های طراحی گام حرکتی استخراج می‌شود. سایر محدودیت‌ها شامل محدوده‌های تکین هریک از پاهای ربات بوده که آن‌ها را نیز استخراج کرده و در طراحی گام ربات از این محدوده‌ها دوری می‌شود. طراحی گام حرکتی ربات شش‌پا پیچیده‌تر از ربات‌های سری و سایر ربات‌های موازی بوده و به همین منظور طراحی گام حرکتی مستقیم برای توالی‌های حرکتی سه‌پایه، چهارپایه، موجی و گام چرخشی سه‌پایه انجام می‌شود. باتوجه‌به روابط برداری مختصات محلی و سراسری استخراج شده در فصل سینماتیک، این طراحی گام انجام گرفته شده است. دینامیک ربات شش‌پا توسط دو روش نیوتن و لاگرانژ استخراج شده است. ازآنجایی‌که تعداد مجهولات معادلات دینامیکی بیشتر از معلومات بوده نیاز به تخمین گشتاورهای هریک از عضوها است. به کمک روش لاگرانژ تاثیر پارامترهای مختلف گام حرکتی بر روی توان متوسط مصرفی بررسی شده است. به کمک دو روش کمینه گشتاورهای عضوها تخمین زده شد. معادلات دینامیکی و تخمین نیروها، صحت سنجی شده و با استفاده از روش تخمین توزیع نیروی پاها و گشتاورها می‌توان تاثیر متغیرهای گام حرکتی را بررسی کرد. نمودار تاثیر هریک از این متغیرها بر روی متوسط توان مصرفی به دست آورده شده است. پارامترهای دینامیکی ربات، مانند: اینرسی‌ها، جرم‌ها و مکان مرکزهای جرم به کمک مدل طراحی شده در نرم‌افزار اینونتور به‌دست‌آمده است. باتوجه‌به ناهمواری‌های سطح و لغزش انتهای هر یک از پاها، نیاز به کنترل‌کننده فازی بوده تا بتوان حرکت فضایی ربات انجام شود. ناهمواری‌ها و لغزش‌های انتهای هریک از پاهای ربات سبب مزاحمت در حرکت ربات شده و علاوه بر این مزاحمت‌ها، تغییر نوع گام حرکتی نیز وظیفه کنترل‌کننده فازی است. نتایج خروجی‌های این شبیه‌سازی آورده شده است. در نهایت کنترل‌کننده توانسته به طور مناسب باوجود این که ربات دوربین ندارد و توانایی پردازش سطح را ندارد؛ ربات را کنترل کند. تمامی نتایج در محیط سیم‌مکانیک نرم‌افزار متلب بررسی شده که نرم‌افزار مناسبی برای بررسی عملکرد کنترل‌کننده فازی در شرایط واقعی است. به دلیل پیچیدگی بیش از حد مدل مکانیکی ربات شش‌پا و لغزش انتهای پاهای ربات و تاثیر برخوردهای انتهای پاهای ربات با سطح ناهموار راه‌رونده بر روی آن در عمل نمی‌توان تاثیر این عوامل را به طور دقیق بررسی کرد. شبیه‌سازی در محیط سیم‌مکانیک تمامی این تاثیرها را به‌خوبی نشان داده است.
کلمات کليدی:
ربات شش‌پا، شبیه‌سازی دینامیکی، دینامیک ربات شش‌پا، طراحی گام حرکتی ربات شش‌پا، تخمین توزیع نیروها، تخمین گشتاورها، سینماتیک مستقیم و معکوس ربات شش‌پا