Környezeti merevséghez és kommunikációs időkéséshez alkalmazkodó szabályozás tervezése erő-visszacsatolt telemanipulációhoz
Az ember-robot interakció biztonságos megvalósítása és az erő-visszacsatolt telemanipuláció régóta aktívan kutatott területek. A BME Gyártástudomány és -technológia Tanszékén a RESCUER projekt (2004-2007) appropóján indultak el azon ma is folyó, telemanipulációval kapcsolatos kutatások, amelyek témájához ezen dolgozat is illeszkedik.
A dolgozatomban vizsgált irányítási struktúra az impedancia/admittancia szabályozási elvre épül, amely napjaink egyik kulcs technológiája a fizikai robot interakció és a telemanipuláció területén. A struktúra lényege, hogy egy virtuális tömeg-csillapítás mechanikai modell (impadancia modell) mozgását valós időben számítjuk a robot végperemén mért erő és nyomaték alapján. Az így számított pozíciót használjuk fel a manipulátor pozíciószabályozásának referenciájaként. A stabil és transzparens Internet alapú telemanipuláció legnagyobb akadálya az időkésés, ami a mester és szolga oldal közötti csomagkapcsolt kommunikációból származik. A dolgozatban tárgyalt szabályozási módszer az időkésés negatív hatásának kiküszöbölésére, azaz a stabil és transzparens működés fenntartására irányul.
Munkám elméleti hátterét a TP-tau modell transzformáció alapú szabályozótervezési módszertan képezi, amely a tenzor szorzat (TP) modell transzformáció kiterjesztésével lehetővé teszi a korszerű qLPV és LMI alapú tervezési eljárások alkalmazását időkéséses rendszerekhez.
Munkám elsődleges célja, a konzulensem által korábban állandó merevségű esetre javasolt tervezési eljárás kibővítése volt olyan módon, hogy az időkésés mellett a környezet merevségéhez is alkalmazkodóvá váljon.
Dolgozatomban ismertetem a kutatómunka során kifejlesztett új modellezési és tervezési eljárást, amely lehetővé teszi az időkésére és a távoli környezet merevségére nézve is adaptív szabályozó tervezését. A javasolt eljárás további előnye, hogy az állapottér-modellben mérhető állapotváltozókat alkalmaz, így a korábbi struktúrával ellentétben nincs szükség állapotmegfigyelőre. Mivel az adaptív viselkedéshez szükséges a merevség aktuális értékének ismerete, online merevségmegfigyelővel egészítettem ki a szabályozót.
A javasolt szabályozási struktúrát és egyúttal a tervezési eljárást numerikus szimulációkkal és valós robotokon végzett kísérletekkel is vizsgáltam. Az elvégzett átfogó validáció igazolja az új módszer hatékonyságát.
szerző
-
Kuti József
mechatronikai mérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Galambos Péter
doktorandusz, Gyártástudomány és -technológia Tanszék
