طراحي كنترل كننده پسگام براي رديابي موقعيت/نيرو در ربات هاي همكار

Designing backstepping controller for position orce tracking of cooperative robot manipulators

كنترل ربات هاي همكار كه يك جسم صلب را حمل مي كنند يك مسئله كنترلي پيچيده است. سيستم رباتيك همكار براي كار هماهنگ، يك زنجيره سينماتيكي بسته اي را شكل مي دهند كه محدوديت هاي سينماتيكي و ديناميكي اضافي را تحميل مي كند. همچنين حركات تعاملي ميان ربات ها از طريق شئ منجر به نياز ضروري براي كنترل هم-زمان موقعيت و نيروي تعاملي مي گردد. در اين مقاله، مسئله كنترل رديابي موقعيت و نيرو در ربات هاي همكار كه يك شئ صلب را حمل مي كنند، با استفاده از روش طراحي كنترلكننده پسگام مورد بررسي قرار ميگيرد. خطاهاي ربات همكار با تعريف متغيرهاي حالت جديد براساس مشتق و انتگرال خطاهاي موقعيت، تعميم داده ميشود. سپس با تعريف متغيرهاي جديد براساس سيستم خطاهاي موقعيت و بكارگيري روش كنترل پسگام، يك كنترل كننده پسگام براي رديابي موقعيت در سيستم ربات هاي همكار ارائه شده است. در نهايت به منظور طراحي كنترل كننده ردياب موقعيت/نيرو و با استفاده از خواص نيروهاي داخلي، جملاتي به سيگنال كنترلي طراحي شده اضافه گرديده است. نشان داده ميشود كه سيستم حلقه بسته بر اساس تئوري پايداري لياپانوف به طور يكنواخت كراندار است. روش كنترلي بر روي دو ربات سه لينكي شبيه سازي ميگردد و نتايج شبيهسازي بيانگر كارايي روش پيشنهادي است.

Control of multiple robots, whose end-effects grasp an object, involves complex control tasks. First, the multiple robotic system, for a cooperative task, forms closed kinematic chains that impose additional kinematic and dynamic constraints. Second, the interactive actions among the robots through the object lead to the essential need to control position and interactive force, simultaneously. In this paper, the backstepping control method is studied for tracking control problem of cooperative robot manipulator system handling a common rigid object. The error system of coordinated robot manipulators is developed by defining the new variables based on the integral and differential of position and orientation errors. Then by defining the appropriate change of coordinates and using the backstepping design strategy, a backstepping position tracking control scheme is proposed for multi-robot manipulator systems handling a common object. Additional terms, using the properties of internal forces, are also added to the control signals to consider the force tracking problem. It is proved the closed loop system are uniformly ultimately bounded based on Lyapunov stability theory. Finally, the two three-link planar robot manipulators are applied for simulation, and the simulation results show the effectiveness of the proposed method.