ربات اسکلت خارجی در سال های اخیر توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب نموده است. آرزوی دیرینه محققان دست یابی به وسیله ای است که به صورت پوششی حول بدن انسان قرار گیرد و با عملگرهای قدرتمندش، توانایی او را چندین برابر کند. هماهنگی کامل حرکات ربات با بدن پیچیدگی اصلی تکنولوژی آن را شکل می دهد. روش کنترل امپدانس برای کنترل این نوع ربات مناسب است ولی بیان های موجود از کنترل امپدانس بیشتر مخصوص ربات های صنعتی است که تفاوت های مهمی با ربات مورد نظر دارد. در این مقاله بیانی از روش کنترل امپدانس متناسب با شرایط عملکرد ربات اسکلت خارجی معرفی می شود. به علاوه با توجه به متغیر بودن محموله ربات همچنین بروز خطا در اندازه گیری نیروی محل تماس بدن با ربات، برای اولین بار روشی تطبیقی برای کنترل امپدانس ربات اسکلت خارجی پیاده سازی می شود. شبیه سازی عملکرد این وسیله در تبعیت از حرکت راه رفتن کاربر حین حمل بار 50 کیلوگرمی و وجود عدم قطعیت در بار و نیروی تماسی، کارآیی بسیار خوب روش ارائه شده را نشان می دهد. به طوری که خطای پیروی ربات از حرکت مطلوب در طول زمان شبیه سازی تقریبا صفر است. همچنین گشتاورهای وارد بر اعضای پا و تنه کاربر ناچیز است.

در این طرح هدایت و کنترل یک ربات زیر آبی شامل سه موتور و پروانه های متصل به آن به کمک کنترل فازی بررسی شده است. کنترل فازی بر اساس تجربیات انسانی و قوانین مورد نیاز انجام می گیرد. ربات همچنین قابل کنترل و هدایت توسط کاربر نیز می باشد. از این ربات می توان در محیط دریا یا استخر برای یافتن نقطه هدف و قرار گرفتن در جهت مورد نظر استفاده کرد. علاوه بر این ربات می تواند مسیری مشخص را نیز دنبال کند و در آن مسیر به جستجو بپردازد. این ربات قادر است انواع موانع در سطح یا در عمق را پشت سر بگذارد و به سمت هدف حرکت کند و عبور از موانع را با استفاده از قوانین فازی انجام می دهد، بدین معنی که در برخورد با هر نوع مانعی، ربات زیرآبی تصمیم لازم را برای عدم برخورد با آن در نظر گرفته و از آن عبور می کند. برای شبیه سازی سیستم مورد نیاز از نرم افزارهای webots که یک نرم افزار قوی در شبیه سازی ربات های متحرک می باشد و نرم افزار ریاضی maple استفاده شده است.

یکی از نکات اساسی در انجام اهداف نظارتی به کمک ربات ها پیچیدگی و غیرقابل پیش بینی بودن مسیر حرکت ربات است. این مساله به ویژه در شرایط خصمانه که مسیر ربات ناظر توسط عامل دیگری تعقیب می گردد، حائز اهمیت است. بر این اساس، برنامه ریزی حرکت ربات ناظر با استفاده از دو روش توالی تصادفی و توالی آشوبناک می تواند در رسیدن به این هدف موثر باشد؛ اما روش توالی آشوبناک به علت طبیعت معین و قطعی خود، برای این موضوع، مناسب تر است. همچنین مقاوم و ارگودیک بودن ذاتی مسیرهای آشوبناک در مقایسه با توابع تصادفی، در پیاده سازی سیستم نظارت مرزی که نیازمند پوشش همه جانبه است، مزیت دیگری است که می توان به آن اشاره نمود. در این مقاله روشی جهت برنامه ریزی آشوبناک حرکت به منظور انجام نظارت مرزی ارائه می گردد و بر یک ربات کوادروتور ناظر اعمال می گردد. ربات کوادروتور به جهت قابلیت مانور بالا و کارکرد هوایی خود به عنوان گزینه مناسبی در کاربرد نظارت مرزی معرفی می گردد. مسیر آشوبناک موردنیاز توسط دینامیک آشوبناک سیستم هنون تولید می شود. سپس به بررسی دینامیک و کنترل کوادروتور با استفاده از روش مد لغزشی پرداخته می شود. در انتها نیز حرکت کوادروتور طبق معادلات دینامیکی، مسیر آشوبناک و کنترلر ارائه شده، برای دو وضعیت نمونه شبیه سازی می گردد. کارآیی روش ارائه شده، به ویژه از منظر غیر قابل پیش بینی بودن و عدم تجاوز از همسایگی تعیین شده در اطراف مرز، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. حالت مسیر دایروی و مسیر غیر هموار برای این منظور در نظر گرفته شده است.

در این مقاله یک ربات مارسان بدون چرخ با تعدادی عضو با طول و جرم یکنواخت و با در نظر گرفتن اینکه اصطکاک های موجود از نوع ویسکوزی است، مدل می شود. معادلات حرکت ربات استخراج می گردد. سپس حرکت ربات به گونه ای کنترل می شود که ربات بتواند با تقلید از حرکت مارهای واقعی، مسیری را که از پیش تعیین شده دنبال نماید. کنترلر، مرکز جرم و جهتگیری ربات را کنترل می کند. حرکت ربات برای دنبال کردن یک خط راست و یک منحنی سینوسی شبیه سازی شده و دیده می شود ربات با حرکتی نرم مسیرها را دنبال می کند.

در این مقاله به کنترل بهینه ربات زمینی چرخدار غیرهولونومیک براساس کنترل کننده LQG پرداخته شده است. به دلیل غیرخطی بودن معادلات سینماتیکی حاکم بر این ربات ها، کنترلگرهای غیرخطی نقش مهمی را در کنترل آن ها برعهده دارد. در این مقاله پارامترهای معادلات سینماتیکی حاکم به کمک روش های شناسایی سیستم ها و براساس داده های آزمایش استخراج شده است. مدل های گسسته خطی در پارامتر در نظر گرفته شده و مرتبه بهینه ی مدل و کارایی مدل با کمک آزمون های آماری بدست آورده شده است. پارامترهای مدل با روش حداقل مربعات (LS) و نحوه همگرایی پارامترهای مدل با روش حداقل مربعات بازگشتی (RLS) با ضریب فراموشی تخمین زده شده اند. با استخراج و صحت سنجی مدل گسسته خطی با داده های آزمایش عملی، امکان طراحی کنترلگرهای خطی میسر گردیده اند. بدین منظور کنترلگر بهینه LQG برای ردیابی مسیر هدف توسط ربات زمینی چرخدار طراحی شده که در آن با کمک تخمین گر کالمن، امکان تخمین بخشی از متغیرهای حالت که در دسترس نبوده اند، میسر گردیده است. به کارگیری کنترلگر خطی بهینه به همراه شناسایی سیستم، موجب سادگی و کاهش حجم محاسبات در مقایسه با کنترلگرهای غیرخطی گردیده است. در نهایت کنترلگر طراحی شده در محیط نرم افزار متلب- سیمولینک شبیه سازی شده است و نتایج نشان دهنده کارایی مناسب کنترلگر در ردیابی مسیر مطلوب می باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.