Robot kollarda optimal yörünge planlaması
Optimal trajectory planning for robotic pulators
- Tez No: 39515
- Danışmanlar: DOÇ.DR. CAN ÖZSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1994
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
ÖZET Robot kollarda, optimal yörünge planlaması genel olarak iki ana gruba ayrılmaktadır. Bunlardan birincisi, noktadan noktaya optimal yörünge planlamasıdır ve bu gruba giren çalışmalarda, tutucunun verilen iki nokta arasında izleyeceği optimal yörüngenin seçimi esastır. Diğeri ise optimal hız dağılımı planlamasıdır. Bu gruba giren çalışmalarda, robot kolun, önceden verilmiş bir yörünge üzerindeki optimal hız dağılımı incelenmektedir. Bu çalışmada, iki serbestlik dereceli bir robot kolun, verilmiş bir yörünge üzerindeki optimal hız dağılımı problemi ele alınmıştır. Zaman minimizasyonu kriteri, optimize edilecek olan performans indeksi olarak esas alınmıştır. Yörünge tanımlanmış olduğundan, problem yörünge boyunca robot kolun hareketli bir linkinin optimal hız dağılımının incelenmesi problemine indirgenmiştir. Yörünge üzerinde optimal hız dağılımını elde etmek üzere, esas olarak Dinamik Programlama metodu kullanılmıştır. Dinamik programlama metodu, çok adımlı karar problemlerinin optimizasyonuna çok iyi uyum sağladığı için tercih edilmiştir. Bu metod, ters kinematik eşitlikleri çözülebildiği sürece, herhangi ser bestlik derecesine sahip robot kollara uygulanabilmektedir. Çalışmanın birinci bölümünde, bu konuda yapılmış olan çalışmalara kısaca değinilmiştir. îkinci bölümde, robot kollar için temel kinematik esaslara yer verilmiş ve problemin uygulandığı robot kolun kinematik analizi yapılmıştır. Üçüncü bölümde, yine temel bazı dinamik esaslara değinildikten sonra, Lagrange-Euler yaklaşımı ile dinamik analiz yapılmıştır. Dördüncü bölümde, genel olarak dinamik programlama metoduna değinilmiştir. Beşinci bölümde ise, dinamik programlama metodu, tezin ana konusunu oluş turan probleme uygulanmış ve bu amaçla Fortran dilinde kullanılan bilgisayar programı tanıtılmıştır. Altıncı bölüm de ise, dinamik programlama metodu ile elde edilen sonuçları karşılaştırmak üzere Nonlineer Programlama metodu, aynı probleme uygulanmış ve yine Fortran dilinde kullanılan bilgisayar programı tanıtılmıştır. Son bölümde ise, bu çalışma ile elde edilen sonuçlar incelenmiştir. - v -
Özet (Çeviri)
SUMMARY OPTIMAL TRAJECTORY PLANNING FOR ROBOTIC MANIPULATORS The optimal trajectory search for robotic manipla- tors concerns generally two main performance criterions; minimal motion time criterion and minimal energy consump tion criterion. Minimal motion time criterion causes the increase of productivity, but causes also increase of energy cost. Minimal energy consumption criterion causes the decrease of energy cost, but causes also increase of motion time, which can be told a disadvantage for produc tivity. As a reference criterion, mixed minimal time and energy criterion which incorporates the two main criteri ons may be a good solution for search of the optimal tra jectory problem. Studies on the optimal trajectory search of robo tic maniplators can be seperated into two main groups: 1. Point to point optimal trajectory optimization search: The studies belong to this optimization method, try to find the optimal trajectory of robotic maniplator between two points. The solution of this problem may be the optimal time stories of the coordinates of the mani plator or the optimal time stories of the driving forces/ torques. 2. Optimization of velocity distribution along a predescribed path: This is main subject of this study. It is assumed the path which will be followed by the robotic maniplator is given. So, the problem is reduced to search of velocity distribution along the path. In many robot applications, the end effector is required to follow a specified path which will avoide the collisions with the obstacles. The solution of a path fol lowing problem is generally obtained by dividing the path into some number of points and then controlling the moti on of the end effector between those points. For getting a smooth motion, the velocity of the end effector had to be planned beside the position. But for planning the velo city and related driving force/torque along a path, opti mization of a performance index is necessary. Some of trajectory planning problems for robotic maniplators, considered kinematics or dynamics or optimi zation of a performance index. Paul [l] suggested a met hod which the maniplator passes from one straight line segment to another with the continuous motion in joint =? vi -displacements, velocities and accelerations. Taylor [2] proofed that, in cartesian space for obtaining minimum difference or error between the given and the planned path, the path had to be divided in a sufficient number of points. Kahn and Roth [3], studied on a time minimization problem. In their study, the path which will be followed by the maniplator was not given. But they showed that minimum time optimization results a bang-bang control. Luh and Lin [4], studied on a velocity distribu tion along a predescribed path, but they used cartesian velocities and acclerations as constraints. Shin and Mc Kay [“ 6], applied dynamic programming method to optimal trajectory planning problem. But they defined the path by a scalar parameter, then they have written the dynamic equations by using that parameter. For using their method, the path must be parameterized. Also Vukobratovic and Kircanski [7 ] applied dyna mic programming to optimal trajectory problem. They cons trained the driving force/torques and they specified the motion time. They used the minimal energy consumption criterion. In this study, the velocity distribution along a given path has been searced. Joint moments and joint ve locities have been assumed as constraints. The path has been divided into segments. Constant acceleration has been supposed at every segment of the path. The minimal time criterion has been used for optimization of velocity distribution. As the path which would be followed by the maniplator, has been given, the problem has been reduced the search of optimal velocities of one moving link. At first, dynamic programming method has been used. Then nonlineer programming method has been also used to solve the problem. As preparations for solving the problem, the kine matic and dynamic analysis of two degree of freedom mani plator have been done. It is assumed that, maniplator has two mossless links but both of them have 1.0 kg of moss attached at the end of the links. Also both links assumed to move in the horizontal plane. The results of the inverse kinematic solution: 2. 2 ”2 02 x +y -l1-^2 s ?.l value. For applying the dynamic programming method, the given path which maniplator follows has been divided into N segments (N=10). k has been defined as the discrete points on the path. The joint displacements qj_(k) have been found by solving inverse kinematic equations. Mani plator has been assumed that, travelling from point k to (kfl). Link 1 has been chosen for the search of velocity distribution along the path. For a possible velocity - IX -of joint 1 at point k and an admissible velocity at (kfl) the acceleration of joint 1 was, Vk)“ 2[q1(k+l)-q1(k)] and the motion time between point k and (k+1), 2[q1(k+l)-q1(k)] At(k) [q1(k-H)^q1(k)] Link 2 was assumed to take its own distance in the same motion time, so 2[cu(k+-l)-q:,(k)] ^k> - ”At(k) Vk+1> For every possible q-,(k) and admissible q, (k-t-1) velocities, q- (k) has been computed. When
Benzer Tezler
- Robot kollarda optimum hareket sentezi
Optimal trajectory synthesis for manipulation robots
ÖZGÜR TURHAN
- Finite element modeling of an origami inspired delta mechanism
Origamiden esinlenilmiş delta mekanizmasının sonlu eleman modellemesi
ATA ARJOMANDI FARD
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATAKAN ALTINKAYNAK
DR. MERVE ACER KALAFAT
- Esnek robot kollarda optimum hareket sentezi
Synthesis of the optimum motion in flexible robot arm
TAMER KEPÇELER
Doktora
Türkçe
1999
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARİS KAYA
- Yürek mekanizması ile robot kollarda ağırlık kuvvetlerinin dengelenmesi
Gravity compensation for robot arms by means of a cam mechanism
SERPİL YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KENAN KOSER
- A study on kınematic manipulability measures for redundant arms: Ellipsoids and polytopes
Başlık çevirisi yok
AYKUT KILIÇ