مقايسه دو الگوريتم اجتناب از واژگوني برخط براي بازوهاي پايه متحرك

A Comparison of Two Online Tip-over Prevention Algorithms for Wheeled Mobile Manipulators

در اين مقاله، جهت اجتناب از واژگوني برخط بازوي ‌پايه متحرك، الگوريتمي هوشمند و نوين با درنظر گرفتن تعاملات بين بازو و پايه‌ متحرك ارايه شده است. در اين راستا از معيار پايداري گشتاور-ارتفاع به‌عنوان سنجه‌ پايداري سيستم و يك تابع نمو معيار پايداري به منظور يافتن مشخصه‌هاي حركتي موثر در وقوع ناپايداري در هر لحظه، استفاده شده است. سپس جهت بهبود مناسب پايداري سيستم از منطق فازي بهره برده شده است. الگوريتم پيشنهادي با يك الگوريتم پيشين، كه جهت اجتناب از واژگوني برخط بازوي پايه متحرك به كمك معيار پايداري نيرو-زاويه ارايه شده، تحليل و مقايسه شده است. هر دو الگوريتم بر روي يك سيستم يكسان از لحاظ ابعاد و شرايط فيزيكي، شبيه‌سازي و عملكرد آن‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. در شبيه‌سازي ابتدا سينماتيك و ديناميك حركت براي بازوي پايه متحرك مورد نظر، با استفاده از روش‌ نيوتن-اويلر در نرم-افزار ميپل16 استخراج شده سپس مدل استخراج شده براي سيستم، توسط جعبه ابزار سيم‌مكانيك نرم‌افزار متلب صحه‌گذاري مي‌شود. سپس در يك مانور كه قسمتي از مسير ناپايدار است، ميزان كارايي الگوريتم اجتناب از واژگوني بر خط پيشنهادي تحليل و با الگوريتم پيشين مقايسه شده است. همچنين، عملكرد الگوريتم پيشنهادي در حضور برخي اغتشاشات محيطي مورد بررسي قرار گرفته است.

In this article, a novel intelligent online tip-over avoidance algorithm is presented considering the interactions between the mobile base and manipulator arm. To this end, the newly suggested dynamic stability margin measure named Moment-Height-Stability (MHS) is adopted. Additionally, a function representing the increment of postural stability margin metric is defined based on MHS. The system dynamic equilibrium is then enhanced using a fuzzy logic approach. The response of the suggested method of this paper is compared with that of a previously Force-Angle based proposed method considering a planar mobile manipulator. First, the dynamics of the robot is derived using Newton-Euler method via MAPLE 16 and is verified through the model provided in SimMechanics toolbox of Simulink. The efficiency of the suggested method is illustrated in comparison to the previous one on a destabilizing robot path. Besides, the performance of the proposed method of the present study is investigated in the presence of external disturbances. The obtained simulation results reveal the effectiveness of the performance of the suggested technique for stability improvement of wheeled mobile manipulators, once unexpected disturbing situations are encountered.