Adaptive control of the Scorbot-ER 4PC manipulator

• Autorzy: Gierlak P.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2014.54

Warianty tytułu

PL

Adaptacyjne sterowanie manipulatorem Scorbot-ER 4PC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The problem of the manipulator tracking control is not trivial because the manipulator is a nonlinear object, whose parameters may be unknown and variable. The control law should enable the manipulator to behave correctly even when operational conditions are changeable. The adaptive control system meets this requirement. In this paper, both kinematic and dynamic equations of motion for the Scorbot-ER 4pc are presented. The adaptive control algorithm was derived for this manipulator. The presented control and adaptive laws guarantee practical Lyapunov stability. The results of verification of theoretical investigations are presented. Experiments were carried out on a work station which consists of the Scorbot-ER 4pc robotic manipulator, a computer with Matlab and dSPACE ControlDesk software and a DS1006 digital signal processing board. In the experiments, the specified point of the manipulator has moved on a desired circular path and the gripper of the manipulator was loaded in variable ways. The operation of adaptive control system was compared with the computed moment method. From the result of the comparison we can see that, in practice, the adaptive control gives better results.

PL

Sterowanie ruchem nadążnym manipulatora nie jest prostym zagadnieniem, ponieważ manipulator jest nieliniowym obiektem, którego parametry mogą być nieznane i zmienne. Prawo sterowania powinno uwzględniać te aspekty i umożliwiać manipulatorowi poprawne działanie nawet wtedy, gdy warunki jego pracy są zmienne. Wymaganie to jest spełnione przy zastosowaniu adaptacyjnych układów sterowania. W artykule przedstawiono równania kinematyki i dynamiczne równania ruchu manipulatora Scorbot-ER 4pc. Zaprezentowane prawa sterownia i adaptacji gwarantują praktyczną stabilność w sensie Lapunowa. W pracy zamieszczono rezultaty weryfikacji prezentowanych rozwiązań teoretycznych. Eksperymenty przeprowadzono na stanowisku, które składa się z robota manipulacyjnego Scorbot-ER 4pc, komputera PC z oprogramowaniem Matlab i dSPACE ControlDesk oraz karty kontrolno-pomiarowej DS1006. Podczas eksperymentów wybrany punkt manipulatora poruszał się pożądanym torze kołowym, a chwytak manipulatora był obciążany zmiennym ładunkiem. Działanie adaptacyjnego układu sterowania porównano z działaniem układu z zaimplementowaną metodą wyliczanego momentu. Z porównania jakości sterowania wynika, że w praktyce lepsze wyniki zapewnia stosowanie sterowania adaptacyjnego.

Słowa kluczowe

EN

robotic manipulator; manipulator's dynamics; adaptive control system; Lyapunov stability

PL

robot manipulacyjny; dynamika manipulatora; adaptacyjny układ sterowania; stabilność w sensie Lapunowa

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 86 [290], nr 4
• Strony: 501--516
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gierlak P.

• Rzeszow University of Technology, 8 Powstańców Warszawy Avenue, 35-959 Rzeszow

Bibliografia

• 1. Canudas de Wit C., Siciliano B., Bastin G.: Theory of Robot Control. Springer-Verlag, London 1996.
• 2. Spong M.W., Vidyasagar M.: Dynamika i sterowanie robotów. WNT, Warszawa 1997.
• 3. Tchoń K. i in.: Manipulatory i roboty mobilne: modele, planowanie ruchu i sterowanie. Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa 2000.
• 4. Cazilla J., Vallés M., Mata V., Díaz-Rodríguez M., Valera A.: Adaptive control of a 3-DOF parallel manipulator considering payload handling and relevant parameter models. Robot. Computer-Integrated Manuf., 30 (2014), 468-477.
• 5. Giergiel M.J., Hendzel Z., Żylski W.: Modelowanie i sterowanie mobilnych robotów kołowych. PWN, Warszawa 2002.
• 6. Isidori A.: Nonlinear Control Systems: An Introduction. Springer-Verlag, Berlin 1985.
• 7. Slotine J.J., Li W.: Applied Nonlinear Control. Prentice Hall, New Jersey 1991.
• 8. Zeinali M., Notash L.: Adaptive sliding mode control with uncertainty estimator for robot manipulators. Mech. Machine Theory, 45 (2010), 80-90.
• 9. Żylski W., Gierlak P.: Modelowanie ruchu wybranego manipulatora. Acta Mech. Automatica, 4 (2010), 112-119.
• 10. Lewis F.L., Yesildirek A., Liu K.: Multilayer Neural-Net Robot Controller with Guaranteed Tracking Performance. IEEE Trans. Neural Networks, 7 (1996), 388-399.