کنترل غیرخطی حرکت یک ربات کروی بر روی سطح شیب‌دار مبتنی بر روش خطی‌سازی با استفاده از فیدبک

ربات کروی به ربات های سیّار کروی‌شکل مجهز به مکانیزم محرک داخلی که بر روی زمین بر اثر غلتیدن پوستۀ خارجی شان حرکت می کنند اطلاق می شود. در این تحقیق، ابتدا یک نمونه از ربات کروی پاندولی مدل سازی شده و سپس به تحلیل دینامیکی مدل ارائه‌شده در طی حرکت صفحه ای بر روی سطحی با شیب ثابت پرداخته شده است. استخراج معادلات حرکت ربات با استفاده از روش لاگرانژ به انجام رسیده است. سپس، طراحی یک کنترل کنندۀ غیرخطی مبتنی بر روش‌های خطی سازی به کمک فیدبک انجام گرفته است. در ادامه، با در نظر گرفتن شرایط اولیۀ غیر منطبق بر مسیر مطلوب، نامعینی پارامتری و همچنین گشتاور اغتشاشی بر روی سیستم به شبیه سازی حرکت ربات پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی بیانگر توانایی و عملکرد مطلوب کنترل کننده در تعقیب تابع زمانی انتخاب‌شده برای حرکت دورانی پوستۀ کروی بر روی سطح شیب‌دار تحت شرایط فیزیکی نامطلوب پیش‌بینی‌شده برای ربات است.

Nonlinear Control of Motion of A Spherical Robot on Inclined Surfaces Based on Feedback Linearization Method

Spherical robots are the mobile robots with spherical shape equipped to internal drive mechanism that move on the ground due to their external shell rolling. In this research, after modeling of a pendulum type of the spherical robots, dynamic analysis of their model during planar motion on an inclined surface is performed. The motion equations of spherical robot are derived using Lagrange method. Also, a nonlinear controller based on feedback linearization methods is designed. In the following, considering nonconfirm initial conditions on trajectory, parametric uncertainty and also disturbance torque on robot, the motion of robot is simulated. The results indicate that the designed controller has proper and resistant performance in tracking selected trajectory for sphere shell rotation during moving on specified inclined surface.