كنترل يك كوادروتور مجهز به بازوي رباتيك بر اساس تخمين اغتشاش

در سال‌هاي اخير، پهپادهاي بدون سرنشين به علت سرعت و قابليت مانور بيشتر نسبت به وسايل نقليه زميني در بسياري از كشورها در زمينه‌هاي نظامي، صنعتي و تحقيقات علمي محبوبيت زيادي به دست آورده‌اند. پژوهش حاضر به سيستمي مركب از يك كوادروتور (پهپاد چهارملخه) و يك بازوي رباتيك سري مي‌‌‌پردازد. هدف از ابداع پهپاد‌هاي داراي بازوي رباتيك تركيب چابكي و انعطاف‌پذيري پهپادهاي چند ملخه و مهارت بازوهاي رباتيك است. در اين مقاله هدف ارائه‌ي يك الگوريتم تخمين-كنترل براي دستيابي به رديابي مسير براي كوادروتور و مجري نهايي است. به اين منظور ابتدا سينماتيك و ديناميك كوادروتور با استفاده از كواترنيون و معادلات نيوتون-اويلر استخراج مي‌‌‌شود. سپس يك بازوي رباتيك سه درجه آزادي كه به زير كوادروتور متصل مي‌‌‌شود در نظر گرفته شده و معادلات آن با استفاده از الگوريتم بازگشتي نيوتون-اويلر نوشته مي‌‌‌شود. به منظور كنترل كوادروتور از دو حلقه‌‌‌ي داخلي و خارجي، به ترتيب براي جهت گيري كوادروتور و موقعيت آن استفاده مي‌‌‌شود. گشتاور وارد به كوادروتور ناشي از حركت بازوي رباتيك يا اعمال نيرو به آن توسط يك فيلتر كالمن تخمين زده شده و به حلقه‌‌‌ي كنترل داخلي كوادروتور داده مي‌‌‌شود. همچنين نيروي وارد به كوادروتور ناشي از عملكرد بازو نيز تخمين زده شده و توسط حلقه‌ي خارجي جبران مي‌شود. براي رديابي مسير توسط مجري نهايي بازو از يك الگوريتم سينماتيك معكوس استفاده شده است. سيستم مركب شامل كوادروتور و بازو به منظور اطمينان از صحت عملكرد با انجام ماموريت‌‌‌هاي مختلف شبيه‌‌‌سازي مي‌‌‌شود. نتايج شبيه‌‌‌سازي با يك پژوهش قبلي مقايسه مي‌‌‌شود كه نشان‌‌‌دهنده‌‌‌ي بهبود عملكرد الگوريتم ارائه شده است.