مدل سازی و کنترل مسیر ربات سیار غیرهولونومیک با مفاصل دورانی-کشویی

مدل سازی و کنترل مسیر ربات های سیار در ردیابی مسیر، یکی از مباحث مطرح در رباتیک است. در این مقاله ابتدا، مدل سینماتیکی و دینامیکی یک بازوی مکانیکی با مفاصل دورانی-کشویی که روی یک پایه سیار با چرخ های غیرهولونومیکی قرار دارد، به روش گیبس-اپل ارایه شده است. در واقع، مزیت استفاده از این روش دینامیکی این است که می توان از مشکلات ضرایب لاگرانژ که از قیود غیرهولونومیک ناشی می شوند، رهایی یافت. سپس از روش کنترل پیش بین غیرخطی برای پیدا کردن قوانین کنترل سینماتیکی و دینامیکی برای ردیابی مسیر مرجع استفاده شده است. اساس این روش، پیش بینی پاسخ های مدل غیرخطی ربات در بازه زمان پیش بین با استفاده از بسط سری تیلور می باشد. قوانین کنترلی بهینه بر اساس کمینه کردن اختلاف بین پاسخ های مطلوب و پیش بینی شده خروجی های سیستم به صورت تحلیلی توسعه داده می شوند. قوانین کنترلی استخراج شده منجر به خطی سازی فیدبک خواهند شد. کنترل کننده سینماتیک چند متغیره سرعت های زاویه ای و خطی مطلوب پایه سیار و بازوهای مکانیکی را به دست می آورد. سپس، سرعت های مطلوب به دست آمده از کنترل کننده سینماتیکی به عنوان مقادیر مطلوب برای طراحی کنترل کننده دینامیکی مورد استفاده قرار می گیرد. در پایان، نتایج حاصل از شبیه سازی عددی به منظور تاکید بر توانایی روش ارایه شده در مدلسازی ریاضی و کنترل ردیابی مسیر همزمان پایه سیار و مجری نهایی نشان داده شده است.