شبیه‌سازی سیستم کنترلی ربات آتونوماس در شرایط مختلف هندسی لوله و تاثیر توزیع کننده بهینه گشتاور در انرژی مصرفی ربات

محورهای موضوعی : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی

حسین مشجور ¹ , کوروش حیدری شیرازی ²

1 - گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی ، اهواز، ایران
2 - گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

تاریخ دریافت : 1402/03/06 تاریخ پذیرش : 1402/05/17 تاریخ انتشار : 1402/06/01

کلید واژه: مطلب, کنترلر فازی, شبیه سازی دینامیکی, آدامز, ربات آتونوماس,

چکیده مقاله :

در پژوهش حاضر، یک ربات آتونوماس هفت درجه آزادی چرخدار با مکانیزم انطباق با قطرلوله غیرفعال، به کمک نرم افزار آدامز طراحی گردید و پس از بررسی صحت حرکت آن، با طراحی کنترلر فازی در بخش سیمولینک نرم افزار متلب، شبیه‌ سازی دینامیکی حرکت آن در شرایط هندسی مختلف نظیر، لوله‌های مستقیم و عمودی، زانویی، لوله دارای ردیوسر، رسوبات و خوردگی بررسی گردید. برای هدایت درون لوله‌ای این ربات، کنترلر فازی طراحی شد و سیستم کنترلی آن با به کارگیری موتورهای جریان مستقیم برای هریک از چرخ‌های ربات اجرا گردید. توانایی کنترلر فازی ربات در تعقیب سرعت ورودی مطلوب و خصوصیات پاسخ‌ دهی آن در حالت پایدار، بررسی شد که نتایج ارائه شده بیانگر عملکرد بهتر کنترلر فازی در تعقیب سرعت‌های بالا و داشتن پاسخ گذرای بهتر در این سرعت‌ها بوده است. با به کارگیری سیستم توزیع کننده بهینه گشتاور، سیستم کنترلی ربات، بهبود یافته و سیگنال خروجی کنترلر فازی می‌تواند به نحوی هدفمند به چرخ‌های ربات ارسال گردد. لذا به کارگیری این روش، سبب کاهش قابل توجهی در توان مصرفی ربات و بهینه سازی انرژی مصرفی آن گردید. این ربات طراحی شده به دلیل داشتن مکانیزم کم هزینه‌تر در مقایسه با موارد مشابه، پتانسیل بالایی برای ساخت نمونه واقعی، تجاری سازی و پاسخگویی به نیاز حال حاضر صنعت نفت و گاز کشور را دارا می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

     In the present research, an autonomous wheeled seven-degree-of-freedom robot with an adaptation mechanism to a passive diameter pipe was designed with the help of Adams software, and after checking the correctness of its movement, by designing a fuzzy controller in the Simulink section of the software, the dynamic simulation of its movement in various geometric conditions such as straight and vertical pipes, elbows, pipes with reducers, deposits and corrosion were investigated. A fuzzy controller was designed to guide this robot inside the tube, and its control system was implemented using direct current motors for each of the robot's wheels. The ability of the fuzzy controller of the robot to follow the desired input speed and its response characteristics in the steady state were investigated, and the presented results showed that the fuzzy controller performs better in following high speeds and has a better transient response at these speeds. Using the optimal torque distribution system, the robot control system is improved and the output signal of the fuzzy controller can be sent to the robot wheels in a targeted way. Therefore, the application of this method caused a significant reduction in the power consumption of the robot and optimization of its energy consumption. This designed robot has a high potential for making an accurate sample, commercialization and responding to the current needs of the country's oil and gas industry due to its less expensive mechanism compared to similar ones.