تحلیل دینامیکی و کنترل حرکت یک ربات کروی روی سطوح غیرتخت

Abstract

ربات کروی به ربات‌های سیار کروی‌شکل مجهز به مکانیزم محرک داخلی که روی زمین بر اثر غلتیدن پوسته خارجی‌شان حرکت می‌کنند، اطلاق می‌شود. در این تحقیق، ابتدا یک نمونه ربات کروی آونگی، مدل‌سازی شد و سپس به تحلیل دینامیکی و استخراج معادلات حرکت صفحه‌ای ربات بر مسیرهای غیرتخت صفحه‌ای به روش لاگرانژ پرداخته شده است. همچنین با درنظرداشتن کمبود تعداد عملگر نسبت به تعداد درجات آزادی ربات کروی، طراحی یک کنترل‌کننده غیرخطی، مبتنی بر روش‌های خطی‌سازی به کمک فیدبک انجام گرفته است. پس از آن با درنظرگرفتن شرایط اولیه غیرمنطبق بر مسیر، نامعینی پارامتری و نیز گشتاور اغتشاشی بر سیستم به بررسی عملکرد کنترل‌کننده پرداخته شده است. با انتخاب مسیر مناسب برای حرکت ربات، به شبیه‌سازی و حل عددی معادلات حرکت ربات در نرم‌افزار متلب پرداخته و زوایای چرخشی آونگ و گشتاور تولی شده توسط عملگر به‌دست آمده است. نتایج حاصل، گویای عملکرد مطلوب و مقاوم کنترل‌کننده در دنبال‌کردن مسیر تعیین‌شده برای چرخش پوسته کروی ربات حین عبور بر سطح غیرتخت انتخاب‌شده، است.