مقايسه بازده عملي كنترلرهاي جانمايي ‎قطب و مودلغزشي براي كنترل موقعيت ربات‌ موازي كابلي صفحه‌اي با پردازش تصوير

Practical performance comparison of pole placement and sliding mode controller for position control of cable-driven parallel robots using visual

در اين مقاله مدل‌سازي و كنترل ربات موازي كابلي صفحه‌اي براساس بازخورد پردازش تصوير ارايه شده و نوآوري‌هاي اصلي مقاله در سه زمينه است. نخست روشي براساس استفاده از سينماتيك مكانيزم‌هاي چهارميله‌اي براي شبيه‌سازي ربات موازي كابلي صفحه‌اي استفاده شده است. اين مدل با توجه به كاهش دادن تعداد مجهولات، زمان محاسبات را بسيار پايين آورده و آن را براي استفاده در كاربردهاي برخط مطلوب ساخته است. به عنوان دومين نوآوري، براي گرفتن بازخورد از مكان عملگر نهايي، روش پردازش تصوير با سرعت بالا مورد استفاده واقع شده است، استفاده از پردازش تصوير در مقايسه با ساير روش‌هاي گرفتن بازخورد مكان بسيار سريع‌تر است و اغتشاشات كمتر بر آن تاثير مي‌‌گذارند. نحوه پياده‌سازي فر‌آيند پردازش تصوير براي ربات موازي كابلي به صورت كامل در مقاله ارايه شده است. نوآوري سوم مقاله نيز به كارگيري دو روش كنترلي كلاسيك و مدرن براي مقايسه و همچنين به‌دست آوردن مناسب‌ترين كنترلر است. كنترلر جانمايي قطب به عنوان يك كنترلر كلاسيك پياده‌سازي شده است، كه نتايج خوبي را ارايه مي‌دهد، هرچند در موردي نامعيني‌هاي سيستم دچار مشكل مي‌شود؛ بنابراين به عنوان جايگزين اين كنترلر براي تخمين نامعيني‌ها، كنترلر براساس مود لغزشي پياده‌سازي مي‌گردد. اين كنترلر هرچند دچار پديده نوسانات در مبدا مي‌شود، اما بازدهي بسيار عالي در پياده‌سازي و تعقيب مسير دلخواه دارد. موفقيت اين دو كنترلر بيانگر تطبيق مدل پيشنهادي با ربات موازي كابلي بوده و همچنين هركدام از آن‌ها به عنوان روشي براي كنترل ربات پيشنهاد مي‌شوند.

This paper presents implementation of position control for planar cable-driven parallel robots using Visual servoing. The main contribution of this paper contains three objectives. First, a method is used toward kinematic modeling of the robot using four-bar linkage kinematic concept, which could be used in online control approaches for real-time purposes due to decreasing of the unknown parameters and computation time. Second, in order to track the position of End-Effector, an online image processing procedure is developed and implemented. Finally, as the third contribution, two different controllers in classic and modern approaches are applied in order to validate the model with plant and obtain the most promising controller. As classic controller, pole placement approach is suggested and results demonstrate weaknesses in modeling the uncertainties although they represent acceptable performance. Due to the latter incapability, sliding mode controller is utilized and experimental tests represent effectiveness of this method. Result of the latter procedure is an inimitable operation on the desired task, however, it suffers from chattering effect. Moreover, results of these controllers confirm accommodation between the model and robot. The whole procedure imposed could be applied for any kind of cable-driven parallel robot.