توضیحات
طراحی کنترلکننده مبتنی بر ادمیتانس برای تعامل فیزیکی انسان–ربات در فضای وظیفه محدودشده
عنوان اصلی:
Admittance-Based Controller Design for Physical Human–Robot Interaction in the Constrained Task Space
این پروژه، شبیه‌سازی کامل مقاله فوق در محیط MATLAB (m-file) است و به همراه گزارش ورد ۱۲ صفحه‌ای ارائه می‌شود.
کاربرد پروژه
اگر مهندس مکانیک، کنترل، رباتیک یا فعال در حوزه تعامل انسان–ربات (pHRI) هستید، این پروژه به شما کمک می‌کند:
- پیاده‌سازی الگوریتم‌های کنترلی پیشرفته بر اساس مدل ادمیتانس
- استفاده از تابع لیاپانوف سد یکپارچه (IBLF) برای اعمال محدودیت‌های حرکتی
- جبران عدم قطعیت‌های دینامیکی با شبکه عصبی تابع پایه شعاعی (RBFNN)
- تحلیل عملکرد کنترلکننده در سناریوهای بدون محدودیت، با محدودیت سه‌محوره و با محدودیت تک‌محوره
چکیده:
در این مقاله، یک کنترلکننده مبتنی بر ادمیتانس برای تعامل فیزیکی انسان–ربات (pHRI) به‌منظور انجام عملیات هماهنگ در فضای وظیفه محدود ارائه شده است. یک مدل ادمیتانس و یک تابع اشباع نرم به‌کار گرفته می‌شوند تا مسیر مرجع قابل مشتق‌گیری ایجاد شود که حرکت ابزار نهایی (اندافکتور) ربات را منطبق با عملکرد انسانی کرده و از برخورد با محیط اطراف جلوگیری کند. سپس یک کنترلکننده شبکه عصبی تطبیقی با استفاده از تابع لیاپانوف سد یکپارچه (IBLF) برای حل مسائل رهگیری طراحی می‌شود. این کنترلکننده تضمین می‌کند که اندافکتور در محدوده فضای وظیفه باقی بماند. یک روش یادگیری مبتنی بر شبکه عصبی تابع پایه شعاعی (RBFNN) در طراحی کنترلکننده به‌کار می‌رود تا عدم قطعیت‌های دینامیکی جبران و عملکرد رهگیری بهبود یابد. روش IBLF برای جلوگیری از نقض محدوده فضای وظیفه استفاده می‌شود. با بهره‌گیری از اصول پایداری لیاپانوف، اثبات می‌شود که تمامی حالت‌های سیستم حلقه‌بسته به‌صورت یکنواخت و نهایتاً کراندار نیمه‌جهانی هستند (SGUUB). در نهایت، کارایی الگوریتم پیشنهادی بر روی پلتفرم آزمایشی ربات Baxter مورد ارزیابی قرار گرفته است.
توضیحات پروژه شبیه‌سازی کنترل هوشمند انسان–ربات با محدودیت حرکتی
شبیه‌سازی‌ها در سه پوشه جداگانه انجام شده که هر کدام یکی از شکل‌های ۵، ۷ و ۱۱ مقاله را بازتولید می‌کند:
- شکل ۵: رهگیری مسیر بدون هیچ قید فضایی
- شکل ۷: رهگیری مسیر با محدودیت سه‌محوره (X، Y، Z)
- شکل ۱۱: رهگیری مسیر با محدودیت فقط در محور X و نمایش مانع فیزیکی
📌 در کدها تغییرات زیر اعمال شده:
- داده‌های نیروهای خارجی به صورت مصنوعی تولید شده (به دلیل عدم دسترسی به ربات واقعی)
- معادله ۲۴ مقاله با تکنیک برنامه‌نویسی جایگزین شده (بدون تأثیر بر نتایج)
- برخی پارامترهای کنترلر بهینه‌سازی شده (طبق گزارش شبیه‌سازی)
- قید محور Z در حالت دوم از ۱.۲ به ۱.۱ تغییر کرده است
مقایسه شبیه سازی سه شکل مقاله در قالب جدول:
| ویژگی / شکل مقاله | شکل ۵ – بدون محدودیت | شکل ۷ – محدودیت سه‌محوره | شکل ۱۱ – محدودیت تک‌محوره (X) |
| نوع سناریو | رهگیری مسیر بدون قید فضا | رهگیری مسیر با محدودیت در هر سه محور X, Y, Z | رهگیری مسیر با محدودیت فقط در محور X |
| مقدار kc | kc = inf برای همه محورها | kc = [0.3, 1, 1.1] | kc = [0.35, inf, inf] |
| اعمال محدودیت در xr | خیر (هیچ محدودیتی روی مسیر مرجع اعمال نمی‌شود) | بله، با استفاده از ±ηkc برای همه محورها | بله، فقط برای محور X |
| محاسبه λ (معادله 31) | استفاده نمی‌شود (غیرفعال) | برای هر سه محور محاسبه می‌شود | فقط برای محور X محاسبه می‌شود |
| محاسبه α (معادله 32) | نسخه ساده‌شده بدون بخش | نسخه کامل با اثر محدودیت برای همه محورها | کامل فقط برای محور X، ساده برای Y و Z |
| فرمول f (معادله 37) | بدون بخش | شامل بخش برای همه محورها | شامل این بخش فقط برای محور X، برای Y و Z ساده |
| ترسیم خطوط محدودیت | ندارد | دارد (برای هر سه محور) | دارد (فقط برای محور X) |
| نمایش مانع فیزیکی در 3D | ندارد | ندارد | دارد (fill3 برای رسم دیوار/مانع در محور X) |
| ضرایب کنترل (k1, k2, k3, K2) | متوسط | افزایش یافته برای پاسخ سریع‌تر | مشابه شکل ۷ ولی بدون ضرب بزرگ برای k2 و k3 |
| هدف آزمایش | بررسی عملکرد پایه کنترل بدون محدودیت | بررسی توانایی کنترل در حضور قید سه‌محوره | بررسی توانایی کنترل در حضور مانع فیزیکی فقط در یک محور |
در زیر نتایج بدست آمده از شبیه سازی را قرار داده ایم.
نتایج مربوط به شکل 5 مقاله:
شکل ۵: رهگیری مسیر بدون هیچ قید فضایی
Fig. 5. Results of tracking test. (a) Tracking performance in the X-axis. (b) Tracking error in the X-axis.
Fig. 5. (c) Tracking performance in the Y -axis. (d) Tracking error in the Y -axis.
Fig. 5. (e) Tracking performance in the Z-axis.
(f) Tracking error in the Z-axis.
Fig. 5. (g) Control force. (h) External force.
Fig. 5. (i) Tracking trajectory in task space
نتایح بدست آمده از شبیه سازی شکل 7 مقاله:
شکل ۷: رهگیری مسیر با محدودیت سه‌محوره (X، Y، Z)
Fig. 7. Results of human–robot interaction test within the constrained space.
(a) Tracking trajectory and constraint in the X-axis. (b) Tracking error in the
X-axis.
Fig. 7. (c) Tracking trajectory and constraint in the Y -axis. (d) Tracking
error in the Y -axis.
Fig. 7. (e) Tracking trajectory and constraint in the Z-axis.
(f) Tracking error in the Z-axis.
Fig. 7. (g) Control force. (h) External force.
Fig. 7. (i) Tracking trajectory in task space.
نتایج شبیه سازی شکل 11 مقاله:
شکل ۱۱: رهگیری مسیر با محدودیت فقط در محور X و نمایش مانع فیزیکی
Fig. 11. Results of human–robot interaction test within the constrained
space to avoid collision. (a) Tracking trajectory and constraint in the X-axis.
(b) Tracking error in the X-axis.
Fig. 11. (c) Tracking trajectory and constraint in the
Y -axis. (d) Tracking error in the Y -axis.
Fig. 11. (e) Tracking trajectory and constraint
in the Z-axis. (f) Tracking error in the Z-axis.
Fig. 11. (g) Control force. (h) External
Fig. 11. (i) Tracking trajectory in task space.
شاید به موارد زیر نیز علاقه مند باشید:
- کنترل رهگیری موقعیت و همزمانسازی وضعیت با عملکرد از پیش تعیینشده برای عملیات نزدیک فضایی با اشباع ورودی
- مدلسازی حلقه کنترل ولتاژ ژنراتور سنکرون
- کنترل پیشبین مدل مبتنی بر رویداد مقاوم برای سیستمهای فیزیکی سایبری تحت حملهٔ Dos
- کنترل سیستم توپ و میله با استفاده از کنترلر PID فازی
- کنترل ایمن سیستمهای فیزیکی سایبری در معرض حملات DDoS تصادفی و فریب
کلیدواژه ها:
تعامل فیزیکی انسان–ربات, کنترل مبتنی بر ادمیتانس, فضای وظیفه محدود, شبکه عصبی RBF, تابع لیاپانوف سد یکپارچه, کنترل تطبیقی, شبیه‌سازی متلب, کنترل ربات, جلوگیری از برخورد, محدودیت سه‌محوره, محدودیت تک‌محوره
شبیه‌سازی مقاله طراحی کنترلکننده مبتنی بر ادمیتانس برای تعامل فیزیکی انسان–ربات در فضای وظیفه محدودشده با متلب
طبق توضیحات فوق توسط کارشناسان سایت متلبی تهیه شده است و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،.
با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.