adaptive fuzzy estimator
در نشریات گروه مکانیک-
Design and control of surgical robots for minimally invasive surgery have considerable challenges in handling unknown robot dynamics, environmental uncertainties, desirable workspaces, and fast motion reactions. Realistic operational requirements regarding kinematics and dynamics of the robot and its actuators also lead to joint elasticity; therefore, further concerns regarding sustained chattering, vibration, and instability are raised. Accordingly, the robot proposed here is designed based on a hybrid structure, consisting of two parallel and serial manipulators, aiming for the desired rigidity and acceptable manipulability requirements of robotic surgeries. Furthermore, a decentralized sliding mode controller with an indirect adaptive fuzzy estimator based on a voltage control strategy is employed to tackle the challenges of controlling such as chattering phenomenon, control loop's speed, and stability against uncertainties. In contrast to the traditional sliding mode controllers, the control law is free from robot dynamics, the control signals' chattering is reduced, and bounded input-bounded output stability is shown without knowing the uncertainty bounds on robot dynamics. Simulation and experimental studies indicate that this approach is realistic.
Keywords: Minimally Invasive Surgery, Elastic joint hybrid robot, Voltage Control, Adaptive fuzzy estimator -
ربات های با مفاصل انعطاف پذیردارای دینامیک پیچیده ای هستند که ناشی از غیرخطی بودن، عدم قطعیت و انعطاف در مفاصل است. در روش کنترل مود لغزشی مرسوم برای ربات های با مفاصل انعطاف پذیراز راهبرد کنترل گشتاور استفاده می شود که دارای چند ایراد است. به خاطر پیچیدگی دینامیک ربات، قانون کنترل پیچیده شده و تعیین توابع محدودیت دشوار است. بعلاوه، دینامیک عملگرها در قانون کنترل دیده نمی شود که عملکرد کنترل را در سرعت های بالا تضعیف می نماید. پدیده لرزش کنترل نیز رخ می دهد که دینامیک های مدل نشده را تحریک می کند. برای غلبه بر این ایرادها، طرح جدید کنترل مود لغزشی-فازی ربات از نوع کنترل جداگانه هر مفصل در این مقاله ارائه می شود. این طرح از تخمین گر فازی تطبیقی برای تقریب تابع استفاده کرده و نیازمند محاسبه توابع محدودیت نمی باشد و پدیده لرزش کنترل را کاهش می دهد. هم چنین، از راهبرد کنترل ولتاژ استفاده می نماید که نسبت به راهبرد کنترل گشتاور، ساده تر و عملکرد بهتری دارد. نوآوری دیگر اینکه بجای روش مرسوم کنترل دو حلقه ای ربات از کنترل یک حلقه ای استفاده می شود. پایداری سیستم کنترل اثبات می شود و عملکرد روش کنترل پیشنهادی با روش کنترل فازی تناسبی-انتگرالی بهبود یافته مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی روی بازوی ربات هنرمند با مفاصل انعطاف پذیربرتری روش پیشنهادی را نشان داده می شود.
کلید واژگان: ربات با مفاصل انعطاف پذیر_ کنترل مود لغزشی، فازی، تخمینگر فازی تطبیقی، استراتژی کنترل ولتاژFlexible-joint robots have complex dynamics due to the nonlinearity, uncertainty, and flexibility in joints. The conventional sliding mode control for flexible-joint robots is based on the torque control strategy which has a few drawbacks. Because of complexity of the robot dynamics, the control law becomes complex and determining the bounding functions is difficult. In addition, dynamics of actuators are not considered in the control law; thereby the control performance is degraded. Moreover, the chattering problem occurs which excites the unmodeled dynamics. In order to overcome these problems, a novel sliding mode fuzzy control design for robots is presented in this paper. This design employs an adaptive fuzzy estimator for function approximation and has no need to calculate the bounding functions. The chattering phenomenon is reduced, as well. The controller is based on the voltage control strategy which is simpler and more effective than the torque control strategy. Another novelty is that the controller has only one control loop whereas the conventional control approach uses two control loops. Stability of the control system is proven and efficiency of the proposed control approach over the modified fuzzy proportional-integral control is shown through simulations on the flexible-joint articulated robot manipulator.Keywords: Flexible, joint robot, sliding mode fuzzy control, adaptive fuzzy estimator, voltage control strategy
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.