کنترل رفتار مبنای ربات همه جهته چهار چرخ مکانوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس، مهندسی مکانیک

2 تربیت مدرس-مهندسی مکانیک

چکیده

در این مقاله یک ربات همه جهته چهارچرخ از نوع مکانوم، مورد بررسی قرار گرفته شده است. سینماتیک و دینامیک ربات مورد بررسی قرار داده شده است، که تأثیر پارامترهای ربات و مدلسازی آن در روابط مشهود شود. با استفاده از روابط موجود در سینماتیک، کنترل رفتار مبنای ربات انجام شده است. هدف این است که ربات به موقعیت مطلوبی با حضور موانع با این روش کنترل برسد. در بخش سینماتیک روابط بین سرعت چرخ‌های ربات و سرعت خود ربات بررسی شده است. و در بخش دینامیک روابط موجود بین نیروها و شتاب هر چرخ مورد بررسی قرار گرفته است تا گشتاور لازم برای هر چرخ محاسبه شود. نو آوری کار انجام شده در روش کنترل ربات است. با استفاده از روش الگوریتم کنترل رفتار مبنا ربات بایستی با عبور از موانع و تغییر وضعیت بین هر رفتار به نقطه هدف برسد. از آن‌جایی که این نوع ربات دارای حرکت سه درجه آزادی در صفحه است، می‌خواهیم حرکت دورانی ربات را مستقل از حرکت خطی آن بررسی کنیم. بنابراین در طی حرکت ربات و رسیدن به هدف، جهت گیری ربات بایستی همواره به سمت نقطه متحرکی جدای از نقطه هدف باشد. در نهایت به مدلسازی موتور جریان مستقیم در ربات پرداخته شده تا سرعت واقعی چرخ‌ها و گشتاور آن‌ها به دست آید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Behavior-Based Control of Mecanum Four-Wheeled Omnidirectional Robot

نویسندگان [English]

  • Ali ghasemi zade 1
  • Majid Sadedel 2
1 Tarbiat Modares University, Mechanical Engineering
2 تربیت مدرس-مهندسی مکانیک
چکیده [English]

In this paper, a four-wheeled omnidirectional robot of the mecanum type is investigated. In this study, the kinematics and dynamics of the robot have been analyzed, emphasizing the influence of parameters and models on equations. The robot-based behavior control is carried out by applying kinematic equations. This method of control will enable the robot to reach its desired position despite obstacles. This method of control will enable the robot to reach its desired position despite obstacles. The work done in the robot control method is the main contribution of this study. This control method uses a behavior-based algorithm to guide a robot toward a target point by bypassing obstacles and selecting appropriate behaviors. We are interested in investigating the rotational motion of this robot, independent of its linear motion since it has three degrees of freedom on the plane. Therefore, during the movement of the robot and reaching the goal, the robot should always be oriented towards a moving point separate from the target point. The results show that this method gives a good estimate of the robot speed and the speed of the robot wheels and their torque.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mobile robot
  • Omnidirectional mobile robot
  • Four-wheeled mecanum robot
  • Behavior-based control
[1] S. Mellah, G. Graton, E.-M. El-Adel, M. Ouladsine, A. Planchais, Trajectory tracking and time delay management of 4-mecanum wheeled mobile robots (4-MWMR), in:  ACD'19: 15th European Workshop on Advanced Control and Diagnosis, Bologne, Italy, 2019.
[2] M. Abdel-Rahman, I. Zeidis, O. Bondarev, B. Adamov, F. Becker, K. Zimmermann, A description of the dynamics of a four-wheel Mecanum mobile system as a basis for a platform concept for special purpose vehicles for disabled persons, in: 58th Ilmenau Scientific Colloquium, Ilmenau, Germany, 2014.
[3] V. Alakshendra, S.S. Chiddarwar, Adaptive robust control of Mecanum-wheeled mobile robot with uncertainties, Nonlinear Dynamics, 87(4) (2017) 2147-2169.
[4] K. Watanabe, Y. Shiraishi, S.G. Tzafestas, J. Tang, T. Fukuda, Feedback Control of an Omnidirectional Autonomous Platform for Mobile Service Robots, Journal of Intelligent and Robotic Systems, 22(3) (1998) 315-330.
[5] M. Khazaee, M. Sadedel, A. Davarpanah, Behavior-Based Navigation of an Autonomous Hexapod Robot Using a Hybrid Automaton, Journal of Intelligent & Robotic Systems, 102 (2021) 29.
[6] M. Egerstedt, Behavior based robotics using hybrid automata, in:  International Workshop on Hybrid Systems: Computation and Control, Springer, 2000, pp. 103-116.
[7] Y. Li, S. Ge, S. Dai, L. Zhao, X. Yan, Y. Zheng, Y. Shi, Kinematic Modeling of a Combined System of Multiple Mecanum-Wheeled Robots with Velocity Compensation, Sensors, 20(1) (2020) 75.
[8] E. Maulana, M.A. Muslim, V. Hendrayawan, Inverse kinematic implementation of four-wheels mecanum drive mobile robot using stepper motors, in:  2015 International Seminar on Intelligent Technology and Its Applications (ISITIA), IEEE, 2015, pp. 51-56.
[9] H. Taheri, B. Qiao, N. Ghaeminezhad, Kinematic model of a four mecanum wheeled mobile robot, International journal of computer applications, 113(3) (2015) 6-9.
[10] Z. Hendzel, Modelling of dynamics of a wheeled mobile robot with mecanum wheels with the use of Lagrange equations of the second kind, International Journal of Applied Mechanics and Engineering, 22(1) (2017) 81-99.
[11] I. Zeidis, K. Zimmermann, Dynamics of a four‐wheeled mobile robot with Mecanum wheels, Z Angew Math Mech - Journal of Applied Mathematics and Mechanics 99(12) (2019) e201900173.
[12] V.H. Andaluz, C.P. Carvajal, O. Arteaga, J.A. Pérez, F.S. Valencia, L.A. Solís, Unified Dynamic Control of Omnidirectional Robots, in:  Annual Conference Towards Autonomous Robotic Systems, Springer, 2017, pp. 673-685.
[13] B.M. Nouri, Modelling and control of mobile robots, ICMSAO/05, American University of Sharjah, UAE,  (2005).