بخشی از مقاله
خلاصه
فناوری تله رباتها، کاربردهای وسیعی را در صنایع مختلف به خود اختصاص داده است از جمله: صنایع نظامی، علوم پزشکی - جراحیهای از راه دور - ، علوم فضانوردی، علوم هستهای و حتی علوم سینمایی. هرجاکه دسترسی مستقیم انسان محدودتر میباشد، ماشینی به نام دورربات میتواند جای آن را بگیرد. دور ربات مورد بحث در مقاله حاضر از دو سیستم مجزا شامل رباتهای 2R تشکیل شده است.
یکی از رباتها رهبر است و هدف آن است که با حرکت ربات رهبر و ردیابی به سمت نقطه هدف، ربات رهرو نیز از آن تبعیت کند. ابتدا از کنترلر مدلغزشی برای کنترل سیستمها استفاده شده و بخش عصبی-فازی کنترلر برای بهبود عملکرد سیستم و حذف اغتشاشات و پدیده چترینگ به سیستمها اضافه شده است. در بررسی نتایج مشاهده میشود که ردیابی مسیر مرجع با موفقیت انجام شده و ربات رهرو به خوبی از رفتار ربات رهبر پیروی میکند.
.1 مقدمه
دانشمندان پس از رویداد چرنوبیل طراحی و ساخت رباتهای قابل کنترل از راه دور را به جای انسانها در اولویت قرار دادند بهطوریکه دوررباتها Tele- - - Robots از جایگاهی خاص برخوردار شدند. مدت چندانی از بهکارگیری و کنترل اولین سامانهها برای انجام پارهای از کارهای ابتدایی از راه دور به واسطه شبکه جهانی اینترنت نمیگذرد [1] ولی با این وجود هنوز هم به دلیل وجود تأخیر در زمان کنترل این نوع سیستمها، در جهت کاهش این بازه زمانی در سیستمهای کنترل از راه دور، تلاشهایی انجام میپذیرد.
اهمیت موضوع به حدی است که علوم مختلفی همچون پزشکی، صنایع خودرویی و صنایع نظامی به شدت خود را نیازمند چنین سیستمهایی میبینند. اولین سیستمی که از طریق شبکه در کمبریج کنترل شد، مبنای کارش بر اساس مدولاسیون فرکانس در شبکه بنا نهاده شده بود .[1] بعدها به سرعت این سیستم کنترل از طریق شبکه جهانی اینترنت، افزوده شد.
در [2] کنترل غیر خطی دور ربات ها با استفاده از طراحی رویت گرها به منظور تخمین نیروها مورد بررسی قرار گرفته است. هاشم زاده و توکلی [3] کنترل همزمان موقعیت- نیرو دور ربات های راهبر-راهرو را مطالعه کردند. درسیستم بررسی شده توسط آنها تاخیر زمانی هم لحاظ شده است. در 4] و [5 کنترل بی سیم بازوهای ماهر مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. لی و همکاران [6] کنترل تطبیقی دور ربات ها را در حضور نامعینی ها بررسی کرده است. همچنین در [7] کار مشابهی در مورد بازوهای ماهر مکانیکی گزارش شده است. در [8] مدلهایی برای کنترل نیرو ربات های جراح کنترل شونده از راه دور ارائه شده است.
در مقاله حاضر، ضمن بررسی تحقیقات پیشین در مورد دوررباتها،کنترل عصبی فازی رباتهای صفحه ای 2R مورد بررسی قرار گرفته است. پس از مدلسازی رباتها و استخراج معادلات دینامیکی، روش کنترل مود لغزشی برای کنترل به کار گرفته شده است. پارامترهای کنترل با روش عصبی- فازی به گونه ای تنظیم می شود که منجر به عملکر تعقیب و تقلید سیستم گردد.
.2 مدلسازی سیستم
در شکل 1 یک ربات 2R صفحهای نشان داده شده است. در مقاله حاضر از این مدل به عنوان ربات رهبر و رهرو استفاده می گردد. این سیستم از دو مفصل دورانی1و دو رابط تشکیل شده است. رابطها به شکل استوانهای توپُر در نظر گرفته شدهاند و دارای جرم، طول، شعاع و ممان اینرسی مشخصی هستند. در جدول 1 مشخصات ساختار رابطها آورده شده است.
.3 کنترل کننده مدلغزشی
این کنترل کننده یکی از الگوریتمهای کنترل غیرخطی است که دارای ویژگیهایی نظیر دقت، مقاومت، پیاده سازی و تنظیم پارامترهای آسان است. در کنترل غیرخطی فیدبک خطی ساز، در صورتی که مدل بدست آمده از سیستم 1دقیق باشد، در این صورت میتوان با استفاده از سیگنال ورودی، سیستم را خطی سازی
نمود. بعد با استفاده از یک کنترل کننده خطی به طراحی کنترل کننده میپردازیم.
.4 شبکههای عصبی مصنوعی
شبکه عصبی پیشخور4یک شبکه عصبی مصنوعی است که در آن اتصال میان واحدهای تشکیل دهنده آن یک چرخه را تشکیل نمیدهند. در واقع این شبکه متفاوت از شبکههای عصبی بازگشتی است. شبکه عصبی پیشخور اولین و سادهترین نوع شبکه عصبی مصنوعی میباشد. در این شبکه اطلاعات تنها از یک مسیر حرکت میکند که جهت آن رو به جلو میباشد. در واقع اطلاعات با شروع از گره - نورون - 5های ورودی و گذر از لایههای پنهان - در صورت وجود - به سمت گرههای خروجی میروند. همانطور که گفته شد در این شبکه، حلقه یا دوری وجود ندارد.[9] در شکل 2 ساختار شبکه عصبی پیشخور نشان داده شده است.
