مسيريابي ربات هاي موازي چهار كابلي صفحه‎اي با حضور موانع ديناميكي به روش ميدان پتانسيل و كنترل مبتني بر گشتاور محاسبه شده

Path planning of cable driven parallel robots in the presence of dynamic obstacles via potential field using computed torque control method

در اين مقاله تحليل سينماتيكي و ديناميكي ربات‌هاي موازي كابلي صفحه‌اي در فرم كلي بررسي شده و اين معادلات براي يك ربات چهار كابلي صفحه‌اي در محيط شبيه‌سازي مكانيكي متلب صحه‌گذاري شده‌اند. به منظور دريافت مسير بدون تداخل ربات در زمان و جلوگيري از برخورد مجري نهايي ربات و كابل‌ها با موانع متحرك، از روش ميدان پتانسيل استفاده شده است. در اين روش به منظور كاهش مصرف انرژي، قيد كششي بودن كابل‎ها نيز در مسيريابي بهينه دخيل شده‌اند. شايان ذكر است كه اين روش براي اولين بار در ربات‌هاي كابلي مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به پيچيدگي حل مساله مسير‌يابي عاري از برخورد ربات‌هاي كابلي، موانع به صورت ديناميكي و تصادفي در محيط در نظر گرفته شده‌اند. در همين راستا، قيد كششي بودن كابل‌ها به عنوان يكي از مهمترين چالش‌هاي كنترل ربات‌‌هاي كابلي مورد بررسي قرار گرفته و جهت تحقق اين قيد و همچنين محدود بودن كشش كابل‌ها درون فضاي كاري مورد نظر از تابع بهينه سازي موجود در برنامه متلب استفاده شده است. در نهايت كنترل يك نمونه ربات كابلي صفحه‌اي مقيد چهار كابلي، به روش گشتاور محاسبه شده به منظور طي كردن مسير به دست آمده از ميدان پتانسيل انجام شده است. روش كار توضيح داده شده و نتايج به دست آمده حاكي از موثر بودن اين روش است.

In this paper, kinematic and dynamic model of planar cabledriven parallel robots are introduced in general form which are verified for a constrained cabledriven parallel robot in Simmechanics. Path planning based on artificial potential field approach is considered to prevent collision between dynamic obstacle, endeffector and cables in order to achieve collisionfree path. As well as to reduce energy consumption, cable tension constraints have been involved in optimization of path planning. This method is proposed to control a cable robot. Therefore, obstacles are distributed randomly in order to have a complex environment. By this way, cable tension constraint is studied as one of the most crucial challenges for cable driven robots. Moreover, Fmincon function of Matlab is applied in order to take into account the required constraints and maintain the limits for cables tension. The latter leads to solve the redundancy resolution which is a definite asset in controlling a cabledriven parallel robot. Finally, a fourcables driven parallel robot is controlled by using the socalled computed torque method for tracking the desired and optimized path. The method is explained and obtained results indicate the efficiency of the proposed approach.