Κατασκευή και έλεγχος ρομπότ με εύκαμπτους βραχίονες

• Κύριος συγγραφέας: Φωκιανός, Ιωάννης
• Άλλοι συγγραφείς: Κούσουλας, Νικόλαος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Εύκαμπτα ρομπότ; Έλεγχος διαμόρφωσης εισόδου; Χειριστές δύο βαθμών ελευθερίας; Flexible link; Input shaping control; Two link manipulators; 629.893 3

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την κατασκευή, μοντελοποίηση και τον έλεγχο ρομπότ με ένα και δύο εύκαμπτους βραχίονες παράλληλους στο επίπεδο. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο εργαστήριο Αυτοματισμού και Ρομποτικής του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η κατασκευή ενός ρομποτικού χειριστή με δύο περιστροφικούς βαθμούς ελευθερίας οδηγούμενο από δύο σερβοκινητήρες, καθώς και η εύρεση ελέγχου, ικανού να καταστείλει τις ταλαντώσεις που προκαλούνται από την κίνηση των εύκαμπτων βραχιόνων. Τους βραχίονες αποτελούν δύο πολύ εύκαμπτες λάμες από κράμα αλουμινίου πολύ μικρού πάχους. Πρωταρχικός στόχος είναι η όσο το δυνατόν πιο ακριβής μοντελοποίηση και η εξαγωγή των δυναμικών εξισώσεων του εν λόγω συστήματος, αφενός με την εξαγωγή του θεωρητικού μαθηματικού μοντέλου από τους φυσικούς νόμους που διέπουν το σύστημα και αφετέρου με την χρήση μεθόδων Αναγνώρισης Συστήματος από τα δεδομένα εισόδου και εξόδου. Είσοδος στο σύστημα θεωρείται η τάση που προσφέρεται στον κινητήρα με σκοπό να στρέψει τον βραχίονα και έξοδος η επιτάχυνση του άκρου του κάθε βραχίονα. Για τη μέτρηση της εξόδου χρησιμοποιείται ένα επιταχυνσιόμετρο και για τη μέτρηση της τάσης του σερβοκινητήρα χρησιμοποιείται η ένδειξη του εσωτερικού ποτενσιόμετρου του κινητήρα, στον οποίο και έχουν γίνει οι απαραίτητες μετατροπές ως προς τον σκοπό αυτόν. Αρχικά, γίνεται μια σύντομη σύγκριση μεταξύ των κλασσικών ρομπότ άκαμπτων βραχιόνων και των εύκαμπτων ομόλογων τους, αναφέροντας τις διαφορές τους και το πεδίο εφαρμογών τους. Παράλληλα, γίνεται μια σύντομη αναδρομή στην ιστορία και την πληθώρα των ερευνών στα ρομπότ με εύκαμπτους βραχίονες καθώς και αναφορά στις επικρατέστερες τεχνικές μοντελοποίησης και ελέγχου. Ακολουθεί η ανάλυση του μαθηματικού μοντέλου του συστήματος ενός και δύο βαθμών ελευθερίας, αρχικά με τη Μέθοδο των Υποτιθέμενων Ιδιομορφών (Assumed Modes Method) και ύστερα με τεχνικές αναγνώρισης συστήματος. Στη συνέχεια σχεδιάζεται ο αυτόματος ελεγκτής, ο οποίος στοχεύει στον ακριβή έλεγχο της θέσης του κινητήρα και στην καταστολή των ταλαντώσεων των βραχιόνων. Τέλος παρουσιάζονται τα πειράματα που διεξήχθησαν και αναφέρονται τα συμπεράσματα των αποτελεσμάτων που προέκυψαν.