كنترل گام به‌عقب تطبيقي براي گرفتن ايمن يك جسم توسط پنجه ربات

Adaptive Backstepping Control for Safe Grasping of an Object by a Robotic Gripper

اين مقاله به مسيله گرفتن ايمن جسم توسط يك ربات با استفاده از روش كنترل گام بهعقب ميپردازد. با توجه به مانورهاي ربات در طي حركت امكان لغزش و افتادن جسم وجود دارد؛ لذا بهمنظور كنترل لغزش و رديابي مسيرهاي مطلوب در نظر گرفته شده از كنترل گام به عقب تطبيقي استفاده شده است. ابتدا معادلات ديناميكي ربات مورد مطالعه شامل بازوي مكانيكي با 3 مفصل دوراني، 1 مفصل كشويي و پنجه فك موازي به همراه ديناميك محركهاي الكتريكي براي گرفتن يك جسم استخراج ميشود. سپس، روش گام بهعقب كه يك تكنيك سيستماتيك بر پايه لياپانوف است جهت طراحي اين سيستم غيرخطي بهكار گرفته ميشود. به واسطه وجود عدم قطعيتهاي مختلف در اين سيستم از جمله جرم و اينرسي ربات و جرم جسم نياز است كه كنترل كننده طراحي شده قابليت مقابله با اين عدم قطعيتها را داشته باشد. از اينرو، با استفاده از روش گام بهعقب تطبيقي، يك كنترل كننده پايدار براي تخمين نامعينيهاي پارامتري براي سيستم مورد مطالعه طراحي ميشود. آناليز پايداري براساس نظريه لياپانوف اثبات ميشود. شبيهسازي جهت بررسي عملكرد كنترل كننده پيشنهادي انجام ميشود. نتايج نشاندهنده كارايي روش پيشنهادي است.

This paper deals with the problem of safe grasping of an object. According to robot maneuvers during movement, the slipping or falling of the objects is possible. Here, an adaptive backstepping control method is used for controlling of slipping and tracking of desirable paths. First, the robot dynamics of grasping of an object including mechanical arm with three rotational joints, one prismatic joint, jaw gripper as well as dynamic of the electrical actuators is derived. Then, backstepping technique, which is a systematic approach based on Lyaponov theory, is applied for this nonlinear system. Beacuse of existence of different uncertainties in this system such as mass and inertia of robot and object mass, it is required to design a controller to be able to cope with these uncertainties. Accordingly, a stable controller using adaptive backstepping control methodology is also designed to estimate of these parameters’ uncertainties. Stability analysis is provided based on Lyapunov theory. Simulations are carried out to evaluate the performance of the proposed controller. Results show the effectiveness of the proposed control method.