Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Implementation of factitious force method for control of 5R manipulator with skid-steering platform REX

Mazur A., Cholewiński M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 1

71--80

EN

In the paper implementation of the factitious force concept for a controlling complex mobile manipulator has been presented. As the nonholonomic constraint only lack of longitudinal slippage of wheels has been chosen - in skid-steering platforms lateral slippage is necessary to change orientation of such a platform. From a control theory point of view such a system is dynamically underactuated. As a solution to a underactuation problem a method of factitious force has been proposed. This method assumes extension on the dynamics level, in the form of an additional control inputs uv, which values are equal to zero equivalently. For a mobile manipulator, consisting of platform REX and 5R robotic onboard arm, a cascaded control law has been proposed. A simulation study was conducted for a mathematical model of a considered object with real values of physical parameters, i.e. lengths, masses, inertia moments etc. obtained from the 3D model. Results obtained in simulations have shown a proper action of the control system and convergence of tracking errors, occurring in a platform and in joints of a manipulator, to zero.

2

Sterowanie oparte na modelu dla nieholonomicznych manipulatorów mobilnych

Mazur A.

Prace Naukowe Instytutu Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2009

|

Vol. 31, Nr 107

3-166

PL

W monografii przedstawiono jednolite podejście pozwalające na znalezienie sterowania dla nieholonomicznych manipulatorów mobilnych w przypadku, gdy różne zadania podlegają dekompozycji na podzadania definiowane osobno dla każdego z systemów składowych, jakimi są kołowa platforma mobilna oraz ramię manipulacyjne zamontowane na tej platformie. Spośród czterech typów manipulatorów mobilnych rozważono tylko takie, w których kołowa platforma porusza się w sposób ściśle toczny, bez poślizgu i buksowania kół, a więc jest nieholonomiczna. Natomiast w przypadku manipulatora dopuszczono zarówno bezpośrednie napędy, jak i napędy nieholonomiczne. Równania ruchu układów nieholonomicznych zawierają równania ograniczeń, które muszą być spełnione w każdej chwili, oraz równania dynamiki, połączone w strukturę kaskadową. Z tego względu do projektowania sterowania dla różnych zadań zastosowano podejście, które wymaga jednoczesnego rozwiązywania równania ograniczeń i użycia otrzymanych rozwiązań do sterowania na poziomie dynamicznym. Jednym z częstych braków spotykanych w wielu pracach jest nieuwzględnianie błędów pochodzących z poziomu dynamiki i zakłócających działanie sterownika kinematycznego (układu rozwiązującego równania ograniczeń), który jest projektowany w przypadku idealnym, a więc bez wzięcia pod uwagę efektów dynamicznych, takich np. jak duża masa, czy bezwładność układu. W monografii przedstawiono takie rozwiązania dla wszystkich rozważanych zadań, w których wspomniane błędy zostały sprowadzone do zera. W przeciwnym razie nie można zagwarantować poprawnego działania układów sterowania podczas procesu regulacji. Proponowane w pracy algo rytmy sterowania działają poprawnie, co potwierdzają dowody zbieżności i badania symulacyjne. Przedstawione algorytmy sterowania obejmują większość zadań, jakie można sformułować dla każdego z podsystemów składowych nieholonomicznego manipulatora mobilnego: sterowanie do punktu, śledzenie trajektorii oraz śledzenie ścieżki. Metoda postępowania w każdym przypadku jest podobna: należy znaleźć algorytm kinematyczny zapewniający realizację zadania dla danego podukładu nieholonomicznego, a następnie wykorzystać otrzymane rozwiązanie do zaprojektowania sterowania na poziomie dynamicznym. Wybór jednego spośród zaprezentowanych algorytmów dynamicznych jest dowolny, jednak algorytm dysypatywny i uniwersalny mogą w prosty sposób zostać zmodyfikowane do postaci adaptacyjnej, stosowanej w przypadku parametrycznej niepewności co do modelu dynamiki. Sformułowanie problemu sterowania w tak ogólnej postaci pozwala również na realizację zadań mieszanych dla poszczególnych podsystemów, np. platforma może podążać do ustalonej konfiguracji, natomiast manipulator w tym samym czasie może śledzić zadaną trajektorię przegubową. Jedynym warunkiem wymaganym do poprawnej realizacji zadań jest użycie algorytmu kinematycznego posiadającego odpowiednie właściwości, na przykład funkcję Lapunowa gwarantującą globalną lub pólgłobalną asymptotyczną stabilność dla układu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Prezentowane wyniki mogą być zastosowane w procesie sterowania nieholonomicz-nymi manipulatorami mobilnymi podczas realizacji wielu zadań, takich jak pobranie ładunku z ustalonego punktu przestrzeni roboczej, podążanie wzdłuż zadanej trajektorii w przestrzeni wewnętrznej lub zewnętrznej, rozładowywanie części ładunku podczas operacji transportowych itp.

EN

In the monograph a unified approach to the control synthesis for nonholonomic mobile manipulator has been presented. Different tasks designed for such an robotic object can be decomposed into subtasks defined separately for each subsystem of the complete mobile manipulator. In this work there are considered only two from four types of mobile manipulators, namely types for which mobile platform moves without any slippage of its wheels. However for rigid manipulating arm not only direct drive but nonholonomic drives designed by Nakamura, Chung and S0rdalen have been taken into considerations. In many works an influence of the dynamics on the solution to the purely mathematical, kinematic control has been neglected. It is not appropriate approach because large mass or inertia of the system can result in very big difference between real velocities of the object and reference velocities, which are the output signals from kinematic control level. In this book we have presented such method for solving the control problem that the mentioned errors coming from dynamical level while disturbing kinematic level converge to zero.Description of any nonholonomic system contains dynamics and constraint equations which can be treated as a cascade. For this reason a backstepping procedure to design a control law for whole nonholonomic mobile manipulator must be applied. Control algorithms presented in this book concern all tasks, which can be formulated for any subsystem of whole mobile manipulator: control to the constant configuration, trajectory tracking and following along a desired path. The method of control synthesis proposed in the monograph should be executed in two steps: design of kinematic controller (solution to strictly mathematical equations of nonholonomic constraints) and next design of dynamic controller (practical control algorithm acing on system with mass, inertia etc.).Presented method of control synthesis can find many applications, such as loading and unloading a payload during a transportation process, tracking of desired trajectory defined in joint space or in workspace etc.

3

Sterowanie nieholonomicznym robotem mobilnym przy wykorzystaniu oscylatora kinematycznego.

Kozłowski K., Majchrzak J.

Prace Naukowe Instytutu Cybernetyki Technicznej Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2001

|

Vol. 103, nr 47

31-44

PL

W pracy przedstawiono problem sterowania nieholnomicznym robotem mobilnym z uwzględnieniem jego kinematycznego i dynamicznego modelu dla przypadku odtwarzania trajektorii odniesienia. Wykorzystywany algorytm oscylatora kinematycznego umożliwia ekspotencjalną zbieżność błędu śledzenia modelu kinematycznego. Sterownik zawierający oscylator zmienny w czasie, oparty na przekształceniu kinematycznym, umożliwia uzyskanie sterowania bezpośrednio dla układu nieholonomicznego. Do budowy złożonego sterownika ruchu robota wykorzystano metodę propagacji wstecznej, która umożliwia wielopoziomowe sterowanie obiektem. Przedstawiono też zjawiska związane z ograniczeniem sygnału sterowania.

EN

In this paper a problem of trajectory control of nonholonomic mobile robot with its kinematic and dynamic model has been presented. It has been shown that by making use of the kinematic oscillator it is possible to obtain the exponential convergence of the kinematic error with an accuracy e. Next, a backstepping scheme which includes both dynamic model of a mobile robot and servo current-voltage loop is outlined. It is shown ; that the whole system is globally asymptotically stable. Simulation results illustrate theoretical considerations. Experimental work, though not reported, is under way.

4

Sterowanie kinematyką i dynamiką manipulatorów mobilnych - badania porównawcze.

Mazur A.

Prace Naukowe Instytutu Cybernetyki Technicznej Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2001

|

Vol. 103, nr 47

45-58

PL

W pracy przedstawiono rozwiązanie zadania śledzenia trajektorii dla manipulatora mobilnego. Przez manipulator mobilny będziemy rozumieli holonomiczny manipulator zamontowany na nieholonomicznej kołowej platformie jezdnej. W części teoretycznej referatu przedstawiono nowe algorytmy sterowania dynamiką manipulatora mobilnego wraz z dowodami stabilności. W drugiej części przedstawiono badania symulacyjne ilustrujące zachowanie manipulatora mobilnego podczas sterowania przy użyciu różnych algorytmów sterowania kinematyką i dynamiką na przykładzie manipulatora typu RTR zamontowanego na platformie mobilnej klasy (2,0).

EN

In a paper a solution to the trajectory tracking problem of a mobile manipulator has been presented. By the mobile manipulator we mean the holonomic rigid manipulator mounted on a nonholonomic wheeled mobile platform. First, new control algorithms for the dynamics of the mobile manipulator have been introduced and proved. Next, we show simulation results, which illustrate the behaviour of the mobile manipulator during control action using different algorithms for the dynamics and the kinematics of RTR manipulator mounted on the platform from the class (2,0