کنترل ربات های برون پوش کاربر-محور در مواجهه همزمان با نیروهای تعاملی و اغتشاشات محیطی

در این مقاله رویکردی متفاوت در طراحی کنترلر ادمیتانس برای ربات های برون پوش کاربر-محور در مواجهه با اغتشاشات محیطی پیشنهاد می گردد. از آنجا که در این دسته از ربات ها، مسئله حفظ تعادل مجموعه ربات و انسان بر عهده کاربر است، لذا علاوه بر نیروی تعاملی، اغتشاشات محیطی که به ربات وارد می شوند نیز می بایست مورد توجه قرار گیرد. تاکنون رویکردهای کنترلی پیشنهاد شده فارغ از پرداختن به این مسئله، صرفا تمرکز خود را بر روی ارائه یک رابطه دینامیکی مناسب مابین نیروی تعاملی و حرکت ربات قرار داده اند. این مسئله می تواند در برخی موارد سبب ایجاد مشکل برای کاربر در ارائه واکنشی مناسب نسبت به اغتشاش وارده و برهم خوردن تعادل مجموعه گردد. در این مقاله به ارائه راهکاری برای کنترل همزمان نیروی تعاملی و اغتشاش پرداخته و کنترل های ترکیبی برپایه کنترلرهای کلاسیک ادمیتانس و امپدانس برای کنترل ربات پیشنهاد می گردد. بدین منظور، برخلاف رویه های معمول، از کنترل امپدانس به عنوان لایه کنترلی سطج پایین در کنترلر ادمیتانس استفاده می گردد. به منظور ارزیابی عملکرد کنترلرهای پیشنهادی در مقایسه با دیگر کنترلرهای مرسوم، شبیه سازی ای بر روی پای یک ربات برون پوش که در فاز آویزان قرار دارد انجام می پذیرد. نتایج نشان می دهد برخلاف کنترلرهای رایج که هر یک در ارائه پاسخ کنترل شده نسبت به اغتشاش محیطی ناتوان ظاهر می گردند، رویکردهای کنترلی پیشنهادی می توانند در عین ارائه عملکرد مطلوب در غیاب اغتشاش، در مواجهه با آن نیز عملکردی مطلوب برپایه یک دینامیک مرجع داشته باشند.

کلیدواژه ها:

Admittance Control ، Impedance Control ، User-in-charge Exoskeleton ، Interaction Force ، Environmental Disturbance ، کنترل ادمیتانس ، کنترل امپدانس ، ربات برون پوش کابر-محور ، نیروی تعاملی ، اغتشاش محیطی