تحليل حركتي يك ربات مارسان روي سطح افق با در نظر گرفتن اصطكاك كلمبي بيضوي و با استفاده از انحناي مسير سرپنوييدي

تحليل حركتي يك ربات مارسان روي سطح افق با در نظر گرفتن اصطكاك كلمبي بيضوي و با استفاده از انحناي مسير سرپنوييدي

در اين مقاله ربات مارسان بدون چرخ مورد بررسي و تحليل قرار گرفته و معادلات حركت آن از روش لاگرانژ بدست آورده شده است. در معادلات حركت، مختصات تعميم يافته زواياي مطلق هر عضو ربات و مختصات مركز جرم ربات هستند. نيروهاي اصطكاك موجود درسيستم به صورت كلمبي و با سطح تماس مستطيلي مورد بررسي قرارگرفته اند. براي اصطكاك كلمبي، از مدل اصطكاك بيضوي كه نسبت به مدل اصطكاك لزج به واقعيت نزديك تر مي باشد، استفاده شده است. باتوجه به اينكه زواياي نسبي ربات به صورت تابعي از زمان مشخص است، معادلات حركت ربات به گونه اي كه گشتاور عملگرها به طور مستقيم وارد معادلات نشود و زواياي نسبي ورودي سيستم باشند، به دست آمده است. با استفاده از تعريف انحناي مسير منحني سرپنوييدي و كنترل پارامتري از اين منحني كه برروي چرخش كلي ربات تاثير دارد، ربات به گونه اي كنترل مي شود كه بتواند مسير تعيين شده را بپيمايد. در اين روش، ربات مسيرهاي مشخص شده به صورت خط و يا منحني را به خوبي طي مي كند. با استفاده از اين روش، ربات از نقطه اي خارج از مسير مشخص شده به سمت آن مسير هدايت شده و آن را دنبال مي كند.

This article investigates and analyzes the snake-like robot by applying Lagrange method to establish the equations of motion. Based on these equations, the generalized coordinates are the absolute angles of bodies and center of mass of the snake robot. The friction force was considered as the Coulomb model and the contacting surface was based on the rectangle shape. This model allows more realistic result compared to viscous friction model. Although the robotʹs relative angles are specified as functions of time, the robotʹs equations of motion were derived such that the torque of actuators were not directly inserted into the equations and the relative angles were the systemʹs input. Based on the serpenoid curve and parametric control through this curve (which influences the whole movement of the robot), the robot will be controlled in such a way that it can travel in a prescribed path. Accordingly, the robot could travel well through the prescribed curvilinear and linear paths. By utilizing this method, the robot was navigated from a point outside the design path towards it.