محاسبه ظرفیت حمل بار ربات متحرک کشنده-پیرو با در نظر گرفتن روش کنترل بهینه غیرخطی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

ربات کشنده-پیرو به عنوان مجموعه ربات متحرک برای حمل بار مورد کاربرد قرار میگیرد. لذا ظرفیت حمل
بار آن از اهمیت ویژهای برخوردار بوده و تاکنون مورد توجه قرار نگرفتهاست. در این مقاله، محاسبه ظرفیت حمل بار
ربات متحرک کشنده-پیرو با استفاده از روش کنترل بهینه غیرخطی مورد بررسی قرار میگیرد. درحرکت نقطه به
نقطه ربات کشنده- پیرو، یک الگوریتم پیشرفته بر مبنای حل غیرمستقیم مسئله کنترل بهینه غیرخطی و به منظور
محاسبه ظرفیت حمل بار ربات متحرک کشنده-پیرو ارائه میگردد. فرمول بندی کنترل بهینه با در نظر گرفتن معادلات
دینامیک غیرخطی ربات متحرک کشنده-پیرو و با در نظر گرفتن قیود غیرهولونومیک بهعنوان قیود مسئله انجام
میشود. سپس با بیان یک الگوریتم تکراری پیشرفته، بار قابلحمل ربات پیرو به تدریج افزایش یافته و در هر مرحله
شرایط بهینگی مسیر به عنوان مجموعه معادلات دیفرانسیل کوپله غیرخطی در نظر گرفته شده و حل معادلات انجام
میشود. ظرفیت حمل بار مجموعه ربات کشنده-پیرو در پایان الگوریتم با در نظر گرفتن اشباع گشتاور محرک های
کشنده در نظر گرفته میشود. لذا با توجه به روش پیشنهادی، شبیه سازی حرکت نقطه به نقطه ربات متحرک کشنده-
پیرو انجام شده و ظرفیت حمل بار محاسبه میشود. نتایج نشانه کارایی الگوریتم پیشنهادی به منظور محاسبه ظرفیت
حمل بار ربات کشنده-پیرو را بوده و قابل کاربرد در مأموریتهای مختلف این ربات است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Yousuf, B. M., Khan, A. S., & Khan, S. M.,
"Dynamic Modeling and Tracking for Nonholonomic
Mobile robot using PID and Back Stepping",
Advanced Control for Applications: Engineering and
Industrial Systems, pp. e71, (2021).
[2] Nazemizadeh, M., Mallahi Kolahi, P., "Trajectory
Tracking of an Intelligent Mobile Robot on a Slope
Surface using the Nonlinear Sliding Mode Control",
Mechanic of Advanced and Smart Materials, Vol. 1,
No. 1, pp. 1-14. (2021). (in Persian (فارسی
[3] Korayem, M. H., Nazemizadeh, M., & Rahimi, H. N.,
"Trajectory optimization of nonholonomic mobile
manipulators departing to a moving target amidst
moving obstacles", Acta Mechanica, Vol. 224, No. 5,
pp. 995-1008, (2013).
[4] Sadedel, M., Ebrahimi, M., "simulation and control of
omni-directional mobile robot", The Iranian Journal
of Mechanical Engineering. doi:
10.30506/ijmep.2021.532612.1801. (2021). (in
Persian (فارسی
[5] Mosayebi, M. & Mallahi Kolahi, P., "Time Optimal
Trajectory Generation with Obstacle Avoidance by
Using Optimal Control Theory for a Wheeled Mobile
Robot", Gazi University Journal of Science, (2022).
doi: 10.35378/gujs.944300
[6] Korayem, M. H., Nazemizadeh, M., & Nohooji, H.
R., "Smooth jerk-bounded optimal path planning of
tricycle wheeled mobile manipulators in the presence
of environmental obstacles", International Journal of
Advanced Robotic Systems, Vol. 9, No. 4, pp. 105,
(2012).
[7] Wang, C. Y., Timoszyk, W. K., & Bobrow, J. E.,
"Payload maximization for open chained
manipulators: finding weightlifting motions for a
Puma 762 robot", IEEE Transactions on Robotics and
Automation, Vol. 17, No. 2, pp. 218-224. (2001).
[8] Korayem, M. H., Ghariblu, H., & Basu, A.
"Maximum allowable load of mobile manipulators
for two given end points of end effector", The
International Journal of Advanced Manufacturing
Technology, Vol. 24, No. 9, pp. 743-751. (2004).
[9] Korayem, M. H., Rahimi, H. N., Nikoobin, A., &
Nazemizadeh, M., "Maximum allowable dynamic
payload for flexible mobile robotic
manipulators", Latin American applied
research, Vol. 43, No. 1, pp. 29-35. (2013).
[10] Nazemizadeh, M., Rahimi, H. N., & Khoiy, K. A.,
"Trajectory planning of mobile robots using indirect
solution of optimal control method in generalized
point-to-point task", Frontiers of Mechanical
Engineering, Vol. 7, No. 1, pp. 23-28, (2012).
[11] mirzaeinejad, H., shafei, A., "Nonlinear predictive
control for trajectory tracking of a mobile
manipulator", The Iranian Journal of Mechanical
Engineering, Vol. 23, No. 2. Pp. 66-95, (2021). (in
Persian (فارسی
[12] Mallahi Kolahi, P., Mosayebi, M., "Optimal
Trajectory Planning for an Industrial Mobile Robot
using Optimal Control Theory", Journal of Modern
Processes in Manufacturing and Production, Vol. 10,
No. 3, pp. 25-34, (2021).
[13] Altafini, C., "Some properties of the general ntraile",
International Journal of Control, Vol. 74,
No. 4, pp. 409-424, (2001).
[14] Khalaji, A. K., & Moosavian, S. A. A., "Robust
adaptive controller for a tractor–trailer mobile robot",
IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 19,
No. 3, pp. 943-953, (2013).
[15] Kayacan, E., Kayacan, E., Ramon, H., & Saeys, W.,
"Learning in centralized nonlinear model predictive
control: Application to an autonomous tractor-trailer
system", IEEE Transactions on Control Systems
Technology, Vol. 23, No. 1, pp. 197-205, (2014).
[16] Khalaji, A. K., & Moosavian, S. A. A., "Stabilization
of a tractor-trailer wheeled robot", Journal of
Mechanical Science and Technology, Vol. 30, No. 1,
pp. 421-428, (2016).
[17] Tarvirdizadeh, B., Spanogianopoulos, S., & Alipour,
K., "Control of Nonholonomic Electrically-Driven
Tractor-Trailer Wheeled Robots based on Adaptive
Partial Linearization", 2018 6th RSI International
Conference on Robotics and Mechatronics (IcRoM),
pp. 331-336, (2018).
[18] Kassaeiyan, P., Tarvirdizadeh, B., & Alipour, K.,
"Control of tractor-trailer wheeled robots
considering self-collision effect and actuator
saturation limitations", Mechanical Systems and
Signal Processing, Vol.127, pp. 388-411, (2019).
[19] Binh, N. T., Tung, N. A., Nam, D. P., & Quang, N.
H., "An adaptive backstepping trajectory tracking
control of a tractor trailer wheeled mobile robot",
International Journal of Control, Automation and
Systems, Vol. 17, No. 2, pp. 465-473, (2019).
[20] Nazemizadeh, M., Mallahi kolahi, P., "ِDerivation
of nonlinear dynamic equations of tractor-trailer
mobile robots and their motion control employing
input-output linearization control method", The
Iranian Journal of Mechanical Engineering, doi:
10.30506/ijmep.2022.543719.1837, (2022).
[21] Kirk D. E., Optimal Control Theory: an
Introduction, Prentice- Hall Inc., Upper Saddle River,
New Jersey, (1970).