پديد آورنده :
سخائي، ساره
عنوان :
كنترل و هدايت ربات تك چرخ سه بعدي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 82ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
سعيد بهبهاني، مصطفي غيور
توصيفگر ها :
اثرات ژيروسكوپي , ربات تك چرخ با دو فلايويل , مدلسازي سه بعدي , كنترل فازي , ربات كم عملگر , كنترل فرمان
استاد داور :
حسن موسوي، محمد دانش
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/10/07
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/10/07
چكيده فارسي :
چكيده ربات هاي چرخدار بهدليل مانورپذيري و قدرت تحركي كه دارند از جمله ربات هاي متحرك مورد توجه هستتتتند تكچرخ يك ربات متحرك ا ست كه ف ضاي ب سيار كمي ا شغال ميكند و انرژي كمي براي حركت نياز دارد از آن ميتوان در موارد گوناگوني ا ستفاده كرد بهخصوص در محيطهايي كه محدوديت عبور ومرور وجود دارد اين ربات تنها يك نقطه تماس با زمين دارد و امكان سقوط ربات هم در جهت طولي و هم در جهت جانبي وجود دارد از طرف ديگر كمعملگر بودن تكچرخ بر دشتتتواري كنترل آن ميافزايد ب نابراين حفظ پايداري اين ربات مسئله مهم و چالش برانگيزي است كه در طي سالها مورد مطالعه قرار گرفته است و بستر تحقيقاتي مورد توجهي براي مهندستان كنترل بوده استت تكچرخ ميبايستت در حين عبور از مستير مطلوب منحنيالخط و يا مستتقيمالخط تعادل خود را حفظ كند و ت ت ت ت ت همچنين در مقابل اغتشتتاشتتات و ناپايداري ذاتي مقاوم باشتتد در اين تحقيق مطالعه بر روي مدلي از تكچرخ صتتورت ميگيرد كه شتتامل چرخ بدنه و دو ديسك قرار گرفته در سمت چپ و راست بدنه است اين مكانيزم بهگونهاي طراحي شده است كه ميتواند پايداري ربات را بدون تأثير گذاشتن روي زاويه فرمان حفظ كند و امكان حركت بر خط مستقيم بدون از دست دادن پايداري را دارد همچنين به كمك اين مكانيزم كنترل فرمان ميتواند به خوبي تحقق يابد كنترل زاويه فرمان هم به كمك دو ديستتتك صتتتورت ميگيرد در روند انجام اين پژوهش ابتدا معادالت ديناميكي حاكم بر ربات به كمك روش الگرانژ استتخراج شتده استت از آنجايي كه رفتار تكچرخ شتناخته شتده ت ت ت ت ت ا ست و از ديناميك آن درك صريحي وجود دارد معادالت ا ستخراج شده صحت سنجي شد به اين ترتيب كه با انجام چند شبيه سازي متفاوت م شاهده شد كه رفتار مجموعه با حس فيزيكي تطابق دارد وروديهاي سي ستم بهگونهاي تعريف شده ا ست كه ربات محدود به حركت بر روي خط را ست شود و مطالعه بر روي پايداري آن انجام شد سه كنترلكننده مختلف براي حفظ پايداري ربات طراحي شد و هر سه كنترلكننده نتايج مطلوبي ارائه كردند حفظ پايداري طولي به كمك روش پاندول معكوس چرخدار و پايداري جانبي به كمك اثر ژيروستتكوپي دو ديستتك انجام ميشتتود بنابراين پايداري ستتيستتتم عالوه بر ستترعت زاويهاي پيشتتروي ديستتكها متأثر از س ترعت دوران ديسكهاي موجود در طرفين بدنه ربات است در نتيجه در بخشي از تحقيق به مطالعه بر روي سرعت دوران ديسك پرداخته شده است اما آنچه قدرت مانورپذيري تكچرخ را بيشتتتر ميكند و به آن امكان گذر از مستتير منحني و يا مانع را ميدهد كنترل فرمان استتت در نهايت معادالت براي كنترل فرمان بازنوي سي شده ا ست و يك كنترلكننده فازي براي كنترل آن طراحي شده ا ست نتايج شبيه سازيها ن شان ميدهد كه ربات در حين تغيير زاويه گردش پايداري خود را حفظ ميكند كلمات كليدي اثرات ژيروسكوپي ربات تكچرخ با دو فاليويل مدلسازي سهبعدي كنترل فازي ربات كمعملگر كنترل فرمان
چكيده انگليسي :
Control and navigation of a three dimensional unicycle robot Sareh Sakhaei s sakhaei@me iut ac ir Date of Submission 2020 09 20 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Saeed Behbahani behbahani@cc iut ac ir Mostafa Ghayour ghayour@cc iut ac irAbstract Wheeled robots are mobile robots that are noteworthy because of their maneuverability and mobility Unicycle is a mobile robot that requires low space and needs low energy to move It can be used in variousapplications especially in an area with limited space This robot just has a single ground contact and it may befall in both longitudinal and lateral directions On the other hand control of the robot is more difficult becausethe robot is an underactuated system Thus balancing a unicycle robot is an important and challenging topicthat has been studied for years and it is a noticeable research platform for control engineers The unicycle robotshould remain stabilize under disturbances and inherent nonlinear effects and tracks the desired straight orcurved path In this research the study is performed on an unicycle robot that is consisting of a body wheel and two disks that are located at the left and the right of the robot s body The designed mechanism can stabilizethe robot while tracking a direct path without effect on steering angle Also Steering control of the unicyclecan be achieved using this mechanism First the dynamic model of the robot is derived by Lagrangian approach Since the unicycle behavior is known and there is an explicit understanding of its dynamic the derivedequations are validated In this way by defining predictable conditions of dynamic system behavior andsimulation the system by defining conditions the output of the simulated system was adapted to the dynamicsense of the system The inputs of the system are defined in such a way that the robot is limited to moving in astraight path and the study was performed on its stability Three types of controllers were designed to maintainthe robot s stability and all of them produced some sort of desirable result Stabilizing in longitudinal planeutilize wheel inverted pendulum technique and Stabilizing in lateral plane is based on gyroscopic effect of twodisks Therefore the stability of the system is affected by precession angular velocity of the disks and therotational speed of the disks at the same time So angular velocity of the disks has studied in a part of theresearch But what increases the maneuverability of a single wheel and allows it to cross a curved path or anobstacle is steering control Finally the equations have been rewritten to control steering angle and a fuzzycontroller has been designed for its control The simulation results show that the robot stabilize itself whilechanging its yaw angle Keywords Gyroscopic effects unicycle robot with two flywheels three dimensional modeling fuzzycontrol underactuated robot steering control
استاد راهنما :
سعيد بهبهاني، مصطفي غيور
استاد داور :
حسن موسوي، محمد دانش
