كاهش ارتعاشات صفحات خورشيدي منعطف ربات هاي چرخ دار بر اساس برنامه ريزي حركتي ربات

Vibration reduction of flexible solar panel in wheeled mobile robots based on robot trajectory planning

صفحات خورشيدي يكي از منابع تامين تمام يا بخشي از انرژي مصرفي ربات هاي چرخ دار هستند. توان كم سلول هاي خورشيدي باعث مي شود تا اين ربات ها نياز به صفحات بزرگي براي تامين انرژي داشته باشند. اين امر سبب مي شود تا در صورت حركت ربات بر مسير ناهموار، ارتعاشاتي در صفحات مزبور ايجاد شود كه ممكن است موجب آسيب به سيستم گردد. در اين پژوهش، روشي براي برنامه ريزي حركت ربات در مسير ناهموار ارائه مي گردد كه منجر به پايدارسازي دامنه ارتعاشات در محدوده مجاز مي شود. در اين روش از افزودن سيستم كنترلي جديد جهت كاهش ارتعاشات خودداري شده است و اين كار صرفاً با تعيين سرعت ربات در طول مسير حركتش ميسر گرديده است. براي انجام اين امر، ابتدا مدل ديناميكي ورق متصل به جسم متحرك بر اساس روش كِين استخراج مي شود. با استفاده از نتايج اين مدل سازي، عوامل ايجاد ارتعاشات تعيين مي گردد. در مرحله بعد چگونگي تغييرات اين عوامل در طول مسير حركت ربات با استفاده از روابط سينماتيكي تعيين مي گردد. با مشخص شدن نحوه تغييرات عوامل ايجاد ارتعاش، برنامه ريزي حركتي به گونه اي صورت مي گيرد كه با حداقل كاهش در سرعت ربات امكان پايدارسازي ارتعاشات در محدوده مجاز فراهم گردد. روش پيشنهادي براي يك ربات شش چرخ با ساختار حركتي مفصل بندي شده كه داراي دو صفحه خورشيدي جهت تامين انرژي است، شبيه سازي گرديده است. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه استفاده از روش پيشنهادي براي برنامه ريزي حركتي ربات منجر به محدود ساختن دامنه ارتعاشات در مقادير مجاز مي شود، در حاليكه كاهش قابل ملاحظه اي در سرعت متوسط حركت ربات ايجاد نمي كند.

A solar-powered robot is a mobile robot powered completely or significantly by direct solar energy. The sun's energy is converted into electric energy by solar panels mounted on the robot. These solar panels are required to be light because of the important demands for low-energy consumption. As a result of the flexibility of elements of the panels, undesirable low-frequency vibration may occur when the robot moves on a rough terrain. In this paper, a new method for stabilization of solar panels vibration based on trajectory planning for articulated mobile robot is presented. The dynamics of solar panels attached to the robot is derived using Kane’s method. The attitude and configuration of a rover as a function of the terrain on which it moves is determined using inverse kinematics of the robot. The attitude and configuration of a rover is required to approximate the domain of vibration by derived dynamics equations. Based on this approximation, a trajectory planning algorithm is presented that can reduce vibration with no significant decrease in the velocity of the robot. The proposed method is simulated for a six-wheeled mobile robot with rocker-bogie structure. The obtained results show that the algorithm stabilizes the domain of vibration in allowable area and does not decrease the velocity of the robot significantly.