Self-motion control of kinematically redundant robot manipulators
Kinematik olarak artik robot kollarinin iç-hareket denetimi
- Tez No: 320733
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Robotbiliminde artıklık genellikle eniyileştirme için bir alan sağlar. Artıklık algılayıcı/eyletici veya kinematik artıklık olarak tanımlanabilir. Bu tezde ele alınan artıklık, robotun toplam serbestlik derecesinin gerçekleştirilecek görevin gerektirdiği toplam serbestlik derecesinden fazla olduğu kinematik artıklıktır. Bu durum, aynı görevi yerine getirmek için sonsuz sayıda çözüm imkanı sağlar, dolayısı ile, değişik alt-görevlerin ana görev gerçekleştirilirken devam ettirilmesine imkan verir.Bu çalışmada, Jacobi matrisinin sıfır uzayında, eklem hareketlerini denetleyen genel alt-görev denetleyicisi tasarlayarak, kinematik olarak artık robot kollarının iç-hareketi özelliği kullanılmaktadır. Bu tezde genel alt-görev denetleyicisi değişik al-görevler için uygulanmıştır. Bu alt-görevler, toplam eklem hareketinin en aza indirgenmesi, tekillikten kaçınma, statik darbe büyüklüğünü arttıran/azaltan statik darbe kuvveti amaçlarını içeren duruş eniyileştirmesi, ve statik ve dinamik (noktadan-noktaya) çarpışmadan kaçınma bu tezde ele alınan alt-görevlerdir.Hem ana görevi hem de daha önce bahsi geçen alt-görevleri gerçekleştirmek için yeni denetleme mimarisi geliştirildi. Bu mimaride, amaç fonksiyonu her alt-görev için oluşturuldu. Sonrasında, robotun uç noktasının belirlenmiş yörüngesi takip edilirken, amaç fonksiyonunun gradyanı, alt-görev denetleyicisinde alt-görev hedefini gerçekleştirmek için kullanıldı. Robotun uç noktasının yörüngesinin takip edilmesi ana görev olarak adlandırılmıştır.Yedi serbestlik dereceli SHUNCK LWA4-Arm robot kolu ilk önce SolidWorks® ortamında bilgisayar-destekli-tasarım (BDT) modeli olarak oluşturuldu. Sonrasında, denetleyicisinin benzetim testlerinde kullanılması için BDT modeli MATLAB® Simulink modeline SimMechanics BDT çeviricisi ile dönüştürüldü. Denetleyicide kullanılması için robotun kinematik ve dinamik denklemleri türetildi. Bu çalışma için, benzetim test sonuçları, ana görev ve seçilmiş alt-görevleri yerine getiren 3B uzayda çalışan, kinematik olarak artık robot kol için sunuldu. Benzetim testi sonuçları oluşturulan denetleyici peformansının bütün ana görev ve alt-görev hedefleri için başarılı olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Redundancy in general provides space for optimization in robotics. Redundancy can be defined as sensor/actuator redundancy or kinematic redundancy. The redundancy considered in this thesis is the kinematic redundancy where the total degrees-of-freedom of the robot is more than the total degrees-of-freedom required for the task to be executed. This provides infinite number of solutions to perform the same task, thus, various subtasks can be carried out during the main-task execution.This work utilizes the property of self-motion for kinematically redundant robot manipulators by designing the general subtask controller that controls the joint motion in the null-space of the Jacobian matrix. The general subtask controller is implemented for various subtasks in this thesis. Minimizing the total joint motion, singularity avoidance, posture optimization for static impact force objectives, which include maximizing/minimizing the static impact force magnitude, and static and moving obstacle (point to point) collision avoidance are the subtasks considered in this thesis.New control architecture is developed to accomplish both the main-task and the previously mentioned subtasks. In this architecture, objective function for each subtask is formed. Then, the gradient of the objective function is used in the subtask controller to execute subtask objective while tracking a given end-effector trajectory. The tracking of the end-effector is called main-task.The SCHUNK LWA4-Arm robot arm with seven degrees-of-freedom is developed first in SolidWorks® as a computer-aided-design (CAD) model. Then, the CAD model is converted to MATLAB® Simulink model using SimMechanics CAD translator to be used in the simulation tests of the controller. Kinematics and dynamics equations of the robot are derived to be used in the controllers. Simulation test results are presented for the kinematically redundant robot manipulator operating in 3D space carrying out the main-task and the selected subtasks for this study. The simulation test results indicate that the developed controller?s performance is successful for all the main-task and subtask objectives.
Benzer Tezler
- Design, implementation and control of an overground gait and balance trainer with an active pelvis-hip exoskeleton
Aktif pelvis-kalça dış iskeletli zemin üzeri yürüyüş ve denge rehabilitasyon cihazının tasarımı, uygulanması ve kontrolü
HAMMAD MUNAWAR
Doktora
İngilizce
2017
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Self-recurrent wavelet neural network based indirect adaptive control architecture with modified adaptive learning rates for the speed control of motion platforms
Hareketli platformların hız denetimi için kendini tekrarlayan dalgacık sinir ağı temelli değistirilmiş uyarlamalı öğrenme hızlı dolaylı uyumlu denetim yapısı
EVRİM ONUR ARI
Doktora
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL KOCAOĞLAN
- The design of an unmanned ground vehicle and its trajectory-tracking control by using GPS
İnsansız bir yer aracının tasarımı ve GPS ile yörünge kontrolü
FIRAS MUHAMMAD SAIB M.M. AL-NAQSHBANDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLLA BAYRAM
- Dynamic position control of robot manipulators
Başlık çevirisi yok
MEHMET BODUR
Doktora
İngilizce
1991
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF.DR. EROL SEZER