كنترل موقعيت يك ربات كابلي آسان نصب در فضاي مفصلي با استفاده از حسگرهاي انكودر و نيرو

Joint-Space Position Control of a Deployable Cable Driven Robot in Joint Space Using Force Sensors and Actuator Encoders

عليرغم آن كه ربات هاي كابلي در دهه هاي اخير توسعه زيادي پيدا كرده اند اما به لحاظ ساده نبودن فرآيند نصب و راه اندازي آنها كاربرد چنداني پيدا نكرده اند. موضوع اصلي اين پژوهش ارائه روش كنترلي مناسبي است كه امكان استفاده از ربات كابلي معلق را بدون نياز به دقت زياد در فرآيند نصب پديد آورد. توجه به حضور نامعيني هاي سينماتيكي و ديناميكي در اين ربات و ارائه كنترل كننده اي مقاوم با توجه به كران نامعيني ها، از جمله اهداف پژوهشي اين مقاله به شمار مي آيد. نوآوري اصلي اين مقاله ارائه روش كنترلي جديدي است كه با اعمال آن، بدون استفاده از تجهيزات دقيق و گران اندازه گيري نظير دوربين، بتوان موقعيت مجري نهايي را به گونه اي مطلوب كنترل كرد. چنين رويكردي، هدف اصلي ساخت ربات آسان يعني كاهش هزينه ها در ساخت ربات و افزايش سرعت در نصب و كاليبراسيون را محقق مي سازد. عليرغم مزاياي فراوان استفاده از ساختارهاي كنترلي در فضاي مفصلي به منظور كنترل ربات هاي صلب، اغلب در ربات هاي كابلي به دليل پديده شل كابل ها از اين ساختارهاي كنترلي استفاده نمي شود. در اين مقاله سعي شده است با تصحيح الگوريتم هاي كنترلي در فضاي مفصلي و بهره گيري همزمان از حسگرهاي نيرو، اين الگوريتم ها به منظور استفاده در ربات هاي كابلي توسعه داده شود. در نهايت، در اين مقاله الگوريتم هاي پيشنهادي روي ربات كابلي معلق ارس مورد ارزيابي قرار خواهد گرفت و نشان داده خواهد شد كه پاسخ هاي در دسترس براي پايداري ربات وجود خواهد داشت.

Despite the intense development of cable-driven robot in recent years, they have not yet been vastly utilized in their potential applications because of difficulties in their performing accurate installation and calibration. This paper aims to present a suitable control method, relieving the limitation of accurate calibration and installation requirement in the suspended cable-driven parallel robot. In this paper, kinematics and dynamics uncertainties are investigated and based on their bounds, a robust controller is proposed. The main innovation of this article is providing a new control method to cost reduction by eliminating accurate measurement tools such as a camera in position control of a deployable cable-driven robot. Using this approach, reducing costs in building a robot and increasing the speed of installation and calibration is achieved. Another problem investigated in this paper is the problem of joint space controllers applied to redundant cable-driven parallel robots, namely the loosened redundant cable. To solve this problem, the embedded force sensor and a new sliding surface for the controller is proposed. In fact, in this paper, the conventional joint-space controllers are modified to become applicable to the control of cable-driven robots. Finally, by conducting some experiments using ARAS suspended cable-driven parallel robot, the proposed algorithms are verified and it is shown that there are feasible solutions for stable robot maneuvers.