طراحي كنترلر تطبيقي براي ربات ساختار پيوسته با مكانيزم تاندوني

Adaptive Control Design for a Tendon-based continuum robot

در اين مقاله ديناميك و كنترل يك ربات ساختار پيوسته با مكانيزم تاندوني مورد بررسي قرارگرفته است. ربات ساختار پيوسته مورد بررسي انحنا - ثابت فرض شده و از اثرات پيچش و تغيير طول در راستاي محوري صرف‌نظر شده است. كابل‌هاي موجود با تير اويلر برنولي تقريب زده‌شده و با استفاده از معادلات لاگرانژ فرم بسته معادلات ديناميكي ربات محاسبه‌شده است. در اين مقاله كنترل ربات در دو بخش انجام‌شده كه در مرحله اول مدل ديناميكي معين فرض شده و با استفاده از فيدبك خطي ساز به كنترل موقعيت و سرعت پرداخته‌شده است؛ اما نامعيني‌هاي موجود در مدل ديناميكي، همواره كنترل ربات‌هاي پيوسته را با چالش مواجه مي‌كنند. در اين وضعيت مي‌توان با دانستن تقريبي از پارامترها و انتخاب مقدار مشخصي براي آن به كنترل ربات پرداخت اما در اين روش خطا صفر نخواهد شد و در محدوده مشخصي باقي خواهد ماند. لذا در بخش دوم طراحي كنترلر، از روش كنترل تطبيقي براي حل مشكل فوق استفاده‌ شده است. در مسيله مورد مطالعه جرم ستون فقرات اصلي و ستون فقرات ثانويه به‌عنوان نامعيني در سيستم فرض شده است. لذا براي تخمين اين نامعيني، يك قانون تطبيق ارايه شده است كه ضمن تخمين مناسب پارامترهاي فوق، خطا در رديابي موقعيت و سرعت را صفر مي‌كند. نتايج شبيه‌سازي عملكرد مناسب در رديابي سرعت و موقعيت را نشان مي‌دهد.

In this paper, dynamics and control of a Tendon-based continuum robot is investigated. The curvature is assumed constant in each section of continuum robot. Kinematic equation is established on the basis of the Euler-Bernoulli beam. The dynamic model of the continuum robot is derived using Lagrange method. In this paper, robot control is performed in two parts: first, Dynamic model is assumed to be known and position and velocity tracking control has been achieved using the feedback linearization method; but uncertainties in the dynamic model are constantly challenged the control of continuum robots. For unknown parametric quantities such as mass coefficients, one way is to simply substitute a fixed estimate for the unknown parametric quantities. In this case tracking error is not equal to zero but it is bounded. For many applications, we cannot assume that tracking error vector is not equal to zero. In such cases adaptive controller is used. In this paper the total mass of the primary backbone and secondary backbone are uncertain parameters, therefore, a new adaptive controller is presented to estimate those uncertainties. Tracking error is asymptotically stable by using adaptive controller. Simulation results show good performance in velocity and position tracking.