بهينه سازي و طراحي كنترلر و مشاهده گر براي يك بازوي متحرك مكانيكي تغيير شكل پذير به كمك الگوريتم ژنتيك و شبكه عصبي

Optimization, Controller and Observer Design of a Reconfigurable Mobile Robot Using Genetic Algorithm and Neural Network

توسعه و بهبود ربات هاي تغيير شكل پذير براي افزايش قابليت هاي حركتي و افزايش پايداري و مانورپذيري هر چه بيشتر لازم است. اين گونه ربات ها قادر به عبور از زمين هاي ناهموار و بيشه زارها با حفظ پايداري و انجام عمليات از پيش در نظر گرفته شده مي باشند. علت اين توانايي، حفظ پايداري به صورت ديناميكي بدون كاهش ارتفاع مركز جرم ربات مي باشد. در اين مقاله ربات SRR با افزودن يك درجه آزادي به ارابه بهبود داده شده است. در حالي كه مجري نهايي بر روي يك مسير فضايي در حركت است، اين درجه آزادي اضافي توانايي حفظ پايداري ديناميكي را به ربات مي دهد. همچنين استراتژي تغيير شكل بهينه ديناميكي بر اساس معيار پايداري نيرو – زاويه و به كمك الگوريتم ژنتيك طراحي شده است. براي اين منظور ديناميك ربات به كمك سه روش نيوتن- اويلر، لاگرانژ و كين به صورت پارامتري در نرم افزار MATLAB حل شده است و نتايج بهينه سازي بر روي كنترلر غير خطي طراحي شده ربات اعمال شده است و بر روي تاثير ثابت هاي كنترلر بر حاشيه پايداري و عكس العمل زير تايرها بحث شده است. همچنين ساختارهاي متفاوت ارابه ارايه و مورد تحليل قرار گرفته است. براي اجتناب به نزديك شدن به حاشيه ناپايدار، بايد در هر لحظه ميزان پايداري را محاسبه كرد. از آنجا كه محاسبه اين معيار زمان بر است، براي كنترل بلادرنگ ربات مشاهده گر پايداري نيرو- زاويه به كمك شبكه عصبي طراحي شده است. در نهايت جهت اعتبار سنجي نتايج بهينه سازي، ربات در نرم افزار ADAMS شبيه سازي شده است.

In this research optimal reconfiguration strategy of the improved SRR reconfigurable mobile robot based on Force-Angle stability measure has been designed using Genetic algorithm. Path tracking nonlinear controller which keeps robotʹs maximum stability has been designed and simulated in MATLAB. Motion equations of the robot have been derived in parametric form by means of Newton- Euler, Lagrange and Kane dynamic methods using MATLAB symbolic toolbox. The robot has been simulated using ADAMS software for optimization evaluation. Path and velocity of the vehicle and end-effector and the terrain function below vehicleʹs wheels have been already defined. Reconfigurable mobile robots increase their stability in rough terrain by static or dynamic reconfiguration or by means of mass-center quasi-static transportation or dynamical reconfiguration during motion. Extendable Newton-Euler, Lagrange and Kane dynamic methods algorithms to other kinds of robots have been designed for dynamic modeling of improved SRR reconfigurable mobile. Spatial complex dynamic equations of improved SRR have been derived in parametric form by means of those dynamic methods using MATLAB symbolic toolbox. Furthermore, the robot has been simulated using ADAMS software for evaluation of dynamic model.